JP2011119699A - 半導体レーザ装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光集塵による出力低下が抑制可能な半導体レーザ装置を提供する。
【解決手段】半導体レーザ装置１００は、半導体レーザ素子１０１と、半導体レーザ素子が載置される支持体１０２と、を有する半導体レーザ装置であって、半導体レーザ素子は、発光面に熱硬化性ケイ素含有樹脂組成物１０４を介して透光性部材１０３が接合されていることを特徴とする。これによって、光集塵による出力低下が抑制可能な半導体レーザ装置とすることができる。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、紫外〜青色領域のレーザ光を発光可能な半導体レーザ装置及びその製造方法に関する。

半導体レーザ素子を搭載した半導体レーザ装置としては、ガラスレンズが嵌め込まれた金属キャップと、金属ステムとを気密封止したキャンタイプのパッケージが主流となっている（例えば特許文献１）。また、最近では、リードフレームと樹脂とが一体成型された「フレームレーザ」と呼ばれる低価格なオープンパッケージ構造の半導体レーザ装置も実用化されている（例えば特許文献２）。

特開２００１−１１１１５２号公報 特開２００５−１１６７００号公報

特許文献１に開示されているキャンタイプのパッケージは、金属キャップのガラスの接合シロを必要としたり、キャップ封止の溶接シロを必要としたりする為に構造的に小型化が困難であり、また、金属を多く使用する為に低コスト化にも限界がある。

これに対し、特許文献２に開示されているオープンパッケージは、オープンパッケージにすることで小型化が可能であり、樹脂を用いることで低コスト化は可能であるが、半導体レーザ素子が外気に晒されているため、使用環境条件によっては出力が低下するという問題がある。特に、近年実用化されている紫外光〜青色光のような短波長の半導体レーザ素子の場合、従来の赤色発光半導体レーザ素子に比して光集塵しやすいという性質があり、それによって出力が低下し易い。

以上の課題を解決するため、本発明の半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子が載置される支持体と、を有する半導体レーザ装置であって、半導体レーザ素子は、発光面に熱硬化性ケイ素含有樹脂組成物を介して透光性部材が接合されていることを特徴とする。

本発明により、低コストで、小型で、かつ、光集塵による出力低下が抑制可能な半導体レーザ装置を、容易に得ることができる。

図１Ａは、本発明の実施の形態に係る半導体レーザ装置を示す斜視図である。 図１Ｂは、図１Ａの半導体レーザ装置のＡ−Ａ’断面における断面図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る半導体レーザ装置の断面図である。

本発明を実施するための最良の形態を、以下に図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するための半導体レーザ装置及びその製造方法を例示するものであって、以下に限定するものではない。

また、本明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に限定するものでは決してない。特に、実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、限定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。尚、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。

＜実施の形態＞
本実施の形態の半導体レーザ装置１００を、図面を用いて説明する。図１Ａは、半導体レーザ装置１００を示す斜視図であり、図１Ｂは図１ＡのＡ−Ａ’断面における断面図である。

半導体レーザ装置１００は、図１Ａ、図１Ｂに示すように、半導体レーザ素子１０１と、半導体レーザ素子１０１が載置される支持体１０２とを有している。半導体レーザ素子１０１は、ｎ側半導体層１０１ｃ、活性層１０１ｂ、ｐ側半導体層１０１ａが積層された半導体層からなり、その半導体層の端面を発光面とする半導体レーザ素子である。このような半導体レーザ素子１０１は、支持体１０２上にダイボンド部材（図示せず）などを用いて接合されている。更に、半導体レーザ１０１は支持体１０２と共に基体１０５上に載置されており、半導体レーザ素子１０１は、導電性ワイヤ１０６を用いて基体１０５と電気的に接続されており、通電によって発光面から前方に向けてレーザ光が出射（発光）される。また、基体１０５上には、透光性部材１０３も載置されている。

そして、本実施の形態において、半導体レーザ１０１の発光面（端面）が、熱硬化性ケイ素含有樹脂組成物１０４を介して透光性部材１０３と接合されていることを特徴とする。このように、半導体レーザ素子１０１の発光面に熱硬化性ケイ素含有樹脂組成物１０４を介して透光性部材１０３が接続されることで、光集塵し易い発光面を外気から保護することができる。

以下、各部材について詳説する。

（熱硬化性ケイ素含有樹脂組成物）
熱硬化性ケイ素含有樹脂組成物（以下、単に「ケイ素含有樹脂組成物」とも称する）は、半導体レーザ素子の発光面を保護し、更に透光性部材と接合させるための接着剤として用いるものであり、流動性の高い液状又はゾル状のケイ素含有樹脂組成物を主剤として各種溶剤や添加物を混合した原料混合物（以下、単に「原料混合物」とも称する）を、半導体レーザ素子の発光面と透光性部材との間に設けた後、加熱によって硬化された硬化物である。

熱硬化性ケイ素含有樹脂組成物は、少なくとも半導体レーザ素子の端面（発光面）のうち、活性層を含む発光部（光導波路領域）１０１ｂを被覆するように設ければよい。その他の端面、例えば、図１Ｂに示すように発光部１０１ｂを挟んで上下に形成されているｐ側半導体層１０１ａやｎ側半導体層１０１ｃのうち、クラッド層、コンタクト層など主として光導波路以外の機能を有する層や、基板の端面には、熱硬化性ケイ素含有樹脂組成物は設けられていなくても構わない。好ましくは、図１Ａ、図１Ｂに示すように、半導体レーザ素子１０１の発光面の全面を覆うように熱硬化性ケイ素含有樹脂組成物を設ける。ここでは、半導体レーザ素子１０１の発光面とほぼ同じ面積となるように熱硬化性ケイ素含有樹脂組成物を設けており、このように、発光面（端面）の全面を覆うように設けることで、半導体レーザ素子と透光性部材との接着強度を高くすることができる。また、熱硬化性ケイ素含有樹脂組成物は、半導体レーザ素子の上面及び／又は側面にも設けてもよい。これにより、半導体レーザ素子を水分やハロゲンガスなどから保護し、半導体レーザ素子の酸化劣化や電極腐食を抑制することができる。

熱硬化性ケイ素含有樹脂組成物の膜厚（半導体レーザ素子の発光面と透光性部材との間の距離）は、半導体レーザ素子や透光性部材の大きさなどにもよるが、それらの部材を接合可能な程度の強度を有し、且つ半導体レーザ素子からの光の吸収を低減させる程度に薄く設ける必要があり、例えば半導体レーザ素子が１００μｍ×３００μｍ×８５μｍ、透光性部材が７００μｍ×５００μｍ×５００μｍ程度の大きさの場合、熱硬化性ケイ素含有樹脂組成物の膜厚は１０μｍ以下程度が好ましく、０．１μｍ〜２μｍ程度がより好ましく、０．１μｍ〜１μｍ程度が更に好ましい。に０.１μｍ〜２μｍ程度が好ましい。

熱硬化性ケイ素含有樹脂組成物は、半導体レーザ素子からの光を吸収しにくいようにする必要があり、例えば、厚み２ｍｍ程度で４００ｎｍの光透過率が８８％以上のものが好ましい。また、透光性部材の屈折率と近い屈折率を有するものを用いるのが好ましい。尚、ここで説明した透過率や屈折率は、半導体レーザ装置として使用される場合の好ましい範囲、すなわち、熱によって硬化された硬化物（完全硬化・半硬化・一部硬化含む）としての熱硬化性ケイ素含有組成物における値である。特に、発光部（光導波路領域）と接している熱硬化性ケイ素含有樹脂組成物の透過率及び屈折率が上記の範囲であることが好ましい。

また、半導体レーザ素子の発光面だけでなく、後述のように半導体レーザ素子の上面や側面、更には導電性ワイヤ等をも被覆するように延在して熱硬化性ケイ素含有組成物が設けられる場合、それらの部材の最外被覆部材となり、外気等から保護する保護膜としても機能するものである。

熱硬化性ケイ素含有樹脂組成物の原料混合物の形成方法（塗布方法）としては、印刷、ポッティング、滴下、インクジェット、ディスペンス、スピンコート等を上げることができ、用いる原料混合物の量や粘度等に応じて適した方法を用いることができる。

例えば、図１Ａに示すような形態の場合、まず、半導体レーザ素子１０１を、支持体１０２上に半田や接着剤などを用いて接合する。このとき、半導体レーザ素子１０１の発光面と支持体１０１の側面とが略同一面になるように位置を調整する。次いで、基体１０５上に支持体１０２を半田や接着剤などを用いて接合する。このとき、後で搭載する透光性部材の厚みを考慮し、載置可能な領域を確保するために、基体１０５の側面から離間した位置に支持体１０３の側面が位置するように位置を調整する。

その後、液状の原料混合物を基体１０５上に滴下する。滴下後、原料混合物は基体１０５上面で広がるため、粘度等に応じて滴下量や滴下回数、滴下位置は適宜調整する。尚、広がった原料混合物が基体１０５の側面に流出してしまっても特に問題はないが、例えば、基体１０５上面の縁部近傍に溝、壁、段差等を設けるなどして、それらの流出（広がり）を抑制できるような加工を施してあっても構わない。また、支持体１０２の側面を這い上がっても構わない。

基体１０５上に設けられた原料混合物が変性（硬化）しないうちに、透光性部材１０３を基体１０５上に載置する。このとき、支持体１０２及び半導体レーザ素子１０１の側面と当接するようにする。

透光性部材１０３自体の重さによって、或いは、加圧して原料混合物を更に広げることで、基体１０５と透光性部材１０３との間、支持体１０２の側面と透光性部材１０３との間、半導体レーザ素子１０１の発光面と透光性部材１０３の間に、原料混合物が設けられる。原料混合物１０４は半導体レーザ素子１０１の発光面の上端にまで這い上がるように広げられるのが好ましく、更には半導体レーザ素子１０１の上面や側面にまで広がっていてもよい。尚、このとき、半導体レーザ素子の上面にまで広げる場合には、先に導電性ワイヤを接続させておくのが好ましい。また、半導体レーザ素子の上面にまで広がらなかった場合（広げなかった場合）、上記の工程に加え、更に半導体レーザ素子の上面から原料混合物を滴下してもよい。更に、上記の方法のほか、半導体レーザ素子の発光面側に原料混合物を設けて、その後に透光性部材を所定の位置になるように接合させてもよく、或いは、透光性部材側に原料混合物を設けて、その後に半導体レーザ素子を接合させてもよい。又は、半導体レーザ素子と透光性部材の両方に原料混合物を設けてから接合させてもよい。更には、比較的粘度の低い原料混合物を、わずかに離間させて配置させた透光性部材と半導体レーザ素子との間に注入（浸透）するなどの方法を採ることもできる。

このように別工程でケイ素含有樹脂組成物の原料混合物を形成する場合であって、その一部が重なる、又は接するようにして形成する場合は、先に形成した原料混合物と後で形成した原料混合物との間に界面が形成される。特に、先に形成した原料混合物を加熱して硬化した後、又は長時間放置した後に、更に追加で原料混合物を形成する場合には界面が形成され易い。また、異なる組成の原料混合物を用いる場合も界面が形成され易い。このような場合は、界面が発光部から離れた位置（発光特性に影響を与えにくい位置）に形成されるようにそれぞれ滴下量等を調整するのが好ましい。また、その界面に、空気などの気層が形成されないようにするのが好ましい。

また、原料混合物の形成を一度で行うこともでき、例えば、支持体上に半導体レーザ素子を接合し、更に基体上に支持体を接合し、最後に透光性部材を配置する前に半導体レーザ素子の上側から原料混合物を滴下することで、形成することができる。この場合、原料混合物の流動性を利用して、半導体レーザ素子の上面、発光面、側面、背面など露出されている半導体層を全て覆い、更に支持体の側面や上面、さらには基体の上面にまで広げる。この際、スピンコーターやエア吹き付け等の方法により、余分な原料混合物を除いたり、厚みを調節したりしてもよい。また、半導体レーザ素子と支持体や基体とを導通させる導電性ワイヤなども覆うようにしてもよい。このように原料混合物を、一度の工程で形成させることで、内部において界面のない構造とすることができる。

以上のようにして原料混合物を形成した後、材料にもよるが、約１２０℃〜１８０℃に加熱して原料混合物を硬化させることで、図１Ａに示すような熱硬化性ケイ素含有樹脂組成物を有する半導体レーザ装置を得ることができる。

熱硬化性ケイ素含有樹脂組成物（原料混合物の主剤）としては、ポリシロキサン、ポリシラザンが好ましく、特に、ポリシロキサンが好ましい。これらは、公知の材料を用いることができ、例えば、ポリシロキサンとしては、特開２００６−２９４８２１に記載されているものをあげることができる。特に、主剤としてポリアルキルシロキサンを用い、それを溶媒であるエタノール中に溶解させ、更に硬化剤（縮合触媒）としてチタン化合物又はジルコニア化合物を、主剤１００質量部に対して硬化剤０．０５〜１０質量部で混合させたものが好ましく、これを所望の位置に形成（塗布）後、１２０〜１５０℃程度の温度で加熱することで、半導体レーザ素子と透光性部材とを接合させることができる。

また、ポリシロキサンの一種であるポリシリケートも好ましい。特に、主剤としてエチルポリシリケートを用い、それを溶剤であるエタノール中に９４％質量部以上で溶解させたものが好ましく、これを所望の位置に形成した後、加熱して半導体レーザ素子と透光性部材とを接合させることができる。

ポリシラザンとしては、例えば特開２００９−３３１０７に記載されているものをあげることができる。特に、主剤としてパーヒドロポリシラザンを用い、溶媒であるキシレン中又はジブチルエーテル中に１〜２０質量部（１〜２０％）で溶解させたものが好ましい。これを所望の位置に形成した後、１００〜２００℃程度の温度で加熱することで、半導体レーザ素子と透光性部材とを接合させることができる。

熱硬化性ケイ素含有樹脂組成物は、原料として上記の主剤、溶剤、触媒（硬化剤）に加え、各種添加剤を含有させることができ、それら原料混合物の組成及び組成比等を種々選択することができる。更に、１種又は２種以上用いることができ、２種以上の場合、多層構造にすることもできる。

ケイ素含有樹脂組成物を得るための、原料混合物を硬化させる際の雰囲気は、大気中で常温で行うのが好ましい。ただし、ポリシラザンについては、湿度８０％以上の条件下で硬化させてもよい。

（透光性部材）
透光性部材は、熱硬化性ケイ素含有樹脂組成物を介して半導体レーザ素子の出射面（発光面）に接合されているものであり、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光が透過可能な部材からなる。

図１Ａ、図１Ｂでは、透光性部材１０３は、各面がそれぞれ平坦な平面からなる６面体（直方体）からなり、その側面の一部が、半導体レーザ素子１０１の端面（発光面）と対向するように配置され、半導体レーザ素子とともに支持体１０２上に載置されている。ここでは、透光性部材１０３は、熱硬化性ケイ素含有樹脂組成物を介して、支持体１０２の側面にも延在するように載置されている。これにより、発光部から出射され下側方向に広がるレーザ光を、支持体側面に延在された透光性部材に入射させることができるため、比較的厚みの厚い透光性部材を用いても光路が阻害されずにレーザ光を外部に出射させることができる。

透光性部材の形状は、上述のような直方体の他、レーザ光を出射する側や、入射される側（半導体レーザ素子の発光面と対向する側）の面の全面或いは一部を凸状、凹状などの曲面レンズ状や、プリズム状、フレネルレンズ状などの面とすることもでき、また、これらの形状を複数組み合わせて用いてもよい。また、レーザ光が透過しない領域については、組み立て時の作業性や、接合時や接合後の安定性、強度、取り扱い易さ、等を考慮して任意の形状とすることができる。また、透光性部材の表面は、鏡面状の平面の他、粗面としてもよく、或いは、各種コート部材を設けてもよく、例えば、ＡＲコート（無反射コート）を施すことで、レーザ光を効率よく出射させたり、レーザ光のノイズを少なくさせたりすることができる。

透光性部材の大きさは、少なくともレーザ光の光路を阻害しない（ケラレが生じない）大きさとする必要がある。例えば、図１Ａ、図１Ｂに示すように、半導体レーザ素子の端面の面積よりも大きくするのが好ましく、半導体レーザ素子内部の構成等によって変動するレーザ光の広がり角度等に応じて、高さ（上下方向）及び幅（左右方向）の大きさを決める。また、取り扱いしやすいサイズにしておくことが好ましい。

また、透光性部材の厚み（半導体レーザ素子と対向する側面から、その対向する側面までの距離）については、レーザ光の光路を阻害しない厚さであれば任意のものを選択することができる。ただし、あまり厚みが薄すぎると、レーザ光の光密度が大き過ぎて光集塵しやすくなる。また、取り扱いにくくなり半導体レーザ素子に接合させる際に破損するなどの問題が生じやすいため、製造工程内において、特殊な工具などを使用しなくても破損しにくく取り扱い易い厚さとするのが好ましい。また、半導体レーザユニットとしたときに、従来から用いられているキャンタイプのパッケージと同程度の大きさとなるように厚さを調整することで、それらとの置き換えが容易となる。

透光性部材の載置位置については、図１Ａに示すように、半導体レーザ素子１０１と透光性部材１０４とが、発光面の左右方向において、ぞれぞれの中心が一致するような配置が好ましいが、レーザ光の光路を阻害しない範囲であれば、中央からずれた任意の位置であってもよい。また、上下方向の配置についても、左右方向と同様に、上下方向ともレーザ光の光路を阻害しないよう配置するのが好ましく、例えば図１Ｂに示すように、半導体レーザ素子１０１が支持体１０２の上に載置されることで透光性部材１０３の略中央付近となるような位置とするのが好ましい。尚、図１Ｂでは、基体１０５の上に、支持体１０２と透光性部材１０３とが載置されているが、基体１０５を用いなくてもよい。すなわち、図１Ｂから基体１０５を削除した形態や、若しくは、支持体１０２の上面に、半導体レーザ素子１０１と透光性部材１０３との両方を載置してもよい。また、図１Ｂでは、透光性部材１０３のレーザ光が出射される側の面と、支持体１０２の側面とが同一面となるよう、すなわち、側面を揃えるように設けているが、この位置関係についても、レーザ光の光路を阻害しない位置であれば任意に選択することができる。

透光性部材の具体的な材料としては、半導体レーザの主波長領域の吸収がない材料が好ましく、無機ガラス、有機ガラス、透明樹脂等が好ましく、特に無機ガラスが好ましい。更に、熱硬化性ケイ素含有樹脂組成物との密着性を高める為に、Ｓｉなど熱硬化性ケイ素含有樹脂組成物に含まれる元素と同様な元素が含まれる材料が好ましい。また、表面に設けるコート部材としては、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＭｇＯ等が好ましく、これらの誘電体保護膜を１種或いは２種以上積層させて半導体レーザ素子の波長等に応じて所望の反射率（屈折率）となるよう膜厚を調整して設けることができる。

（半導体レーザ素子）
本発明において、半導体レーザ素子は、半導体基板や絶縁性基板などの成長基板上に半導体層が形成された構造や、その成長基板を剥離させたもの、或いは成長基板を剥離された後に成長基板とは異なる基板を半導体層に貼り合わせた構造のものを用いることができ、これらに正負電極が形成されてレーザ構造を形成しているものである。レーザ構造としては、積層された半導体層の端面を出射面（発光面）とするレーザ構造（ファブリペロー型）のものを用いており、図１Ａでは端面に一対の共振面を形成しこれによって導波路が１つ形成された半導体レーザ素子を用いている。また、積層された半導体層の上面を発光面とする面発光レーザや、分布帰還型レーザなども用いることができる。

以下、ファブリペロー型のレーザ構造を有する半導体レーザ素子について詳説する。

半導体層は、ｎ側半導体層、活性層、ｐ側半導体層を有するものであり、好ましい材料としてはＧａＮ系化合物半導体や、ＺｎＳｅなどが挙げられる。ＧａＮ系化合物半導体は、一般式がＩｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で示されるＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体に、ＩＩＩ族元素としてＢで一部が置換されたものや、Ｖ族元素としてＮの一部をＰ、Ａｓなどで置換されたものを用いることができる。さらにｎ側半導体層は、ｎ型不純物として、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓ、Ｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、ＣｄなどのＩＶ族元素又はＶＩ族元素を１種類以上含有していてもよい。同様に、ｐ側半導体層は、ｐ型不純物として、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｍｎ、Ｃａ、Ｓｒ等を含有してもよい。これらの不純物は、例えば、５×１０^１６／ｃｍ^３〜１×１０^２１／ｃｍ^３程度の濃度範囲で含有されていることが好ましい。また、多層で積層される半導体層の全てが不純物を含有していなくてもよい。活性層は、単一量子井戸構造又は多重量子井戸構造のいずれでもよい。

このような半導体層は、絶縁性基板であるサファイアや、半導体基板であるＡｌＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ、スピネル、ＧａＮ等の成長基板上に、ＭＯＶＰＥ、ＭＯＣＶＤ、ＨＶＰＥ、ＭＢＥ等の方法で成長させ形成される。また、成長基板とは異なる基板に貼り合わせて用いることもでき、貼り合わせるための基板としては、上記成長基板と同様の部材の他、Ｃｕ、Ｃｕ−Ｗ、Ｃｕ−Ｍｏなどの金属基板や、Ｃｕ−ダイヤモンド、ダイヤモンド、カーボンなどの非金属基板などを用いることができる。

正負電極は、上記半導体層の同一面側に形成してもよく、或いは、異なる面にそれぞれ形成してもよい。好ましい材料としては、例えば、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｒｈ等の金属又は合金、ＺｎＯ、Ｉｎ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２、ＩＴＯ、ＭｇＯ等の導電性酸化物膜の単層膜又は積層膜が挙げられ、ＣＶＤ法、スパッタ法、蒸着法等によって形成することができる。

また、発光面である半導体層側面には、保護膜を形成してもよい。具体的には、導体材料としては、Ｓｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｃ、Ｔａ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｙ、Ｂ、Ｔｉ等、更にはこれらの酸化物、窒化物、フッ化物などの化合物から選ばれたいずれかから選ばれたものを用いることができる。これらは、単独で用いてもよいし、複数を組み合わせた化合物或いは多層膜として用いてもよい。好ましい材料としてはＳｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｙ、Ｇａ等を用いた材料である。また、半導体材料としてはＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＢＮなどを用いることができる。絶縁体材料としてはＳｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｃ、Ｔａ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｙ、Ｂの酸化物、窒化物、フッ化物等などの化合物を用いることができ、更には、熱硬化性ケイ素含有樹脂組成物と密着性が良いＳｉＯ_２を用いることがより好ましい。

（支持体）
支持体は、半導体レーザ素子を半田などの接着部材を用いて接合して載置させるためのものであり、図１Ａ、図１Ｂに示すように、半導体レーザ素子１０１が載置可能な上面を有し、更に半導体レーザ素子１０１と導通可能な導電部材を有するものを用いることができる。また、図１Ａ等では、後述の基体上に支持体を載置しているが、基体を用いずに、支持体上に半導体レーザ素子と透光性部材とを載置してもよい。この場合、これらが載置可能な上面を有する大きさとするのが好ましい。

支持体の側面は、半導体レーザ素子の発光面と実質的に略同一面であればよく、例えば図１Ｂの部分拡大図に示すように、半導体レーザ素子１０１の発光面（端面）よりも、支持体１０２の側面がやや突出しているような場合、又は、発光面の方が支持体１０２の側面よりも突出している場合も含む。例えば、透光性部材１０３を接合させるときにかかる機械的負荷が発光面の方にかかりやすくなるため、そのような問題を生じにくくするためには、好ましくは図１Ｂに示すように支持体１０２の側面の方がやや突出するように配置させる。更に、支持体の側面のうち、透光性部材が対向する側面に支持体２０２の上側が突き出るような傾斜や、支持体２０２の上側が突き出るような段差があってもよい。

図２は、半導体レーザ素子２０１の載置位置の変形例を示す半導体レーザ装置２００の断面図である。ここでは、半導体レーザ素子２０１の発光面が、支持体２０２の側面よりも突出するように載置されており、透光性部材２０３は、熱硬化性ケイ素含有樹脂組成物２０４を介して半導体レーザ素子２０１の発光面及び支持体２０２の側面と接合されている。このような構成とすることで、半導体レーザ素子２０１の発光面と透光性部材２０３とを、より密着性よく接合させることができる。

支持体と透光性部材とは、材料によっては同一材料の接着部材を用いて基体上に接合することができないことがある。図２では、支持体２０２と透光性部材２０３が、それぞれ異なる部材によって基体２０５上に接合されている場合について示している。すなわち、透光性部材２０３は、熱硬化性ケイ素含有樹脂組成物２０４を介して基体２０５上に接合され、支持体２０２は、熱硬化性ケイ素含有樹脂組成物２０４とは異なる接着部材２０７を介して基体２０５上に接合されている。

特に、各部材を、位置精度よく載置させるには、各接着工程は、それぞれ別工程で行うのが好ましい。この場合、例えば、先に支持体２０２を基体２０５上に接合させ、その後、透光性部材２０３を接着部材として熱硬化性ケイ素含有樹脂組成物２０４を使用して基体２０５上に接合させる場合、先に形成される接着部材２０７が透光性部材２０３と対向する側面にまで達するよう、更には、はみ出すように形成されていると、透光性部材２０３の載置位置がそれによって制限され、半導体レーザ素子２０１との間の隙間が大きくなる場合がある。そのため、支持体２０２の下面において、接着部材２０７は支持体の側面のうち、透光性部材２０３と対向する側面から離間するように設けるのが好ましい。

支持体の具体的な材料としては、半導体レーザ素子と線膨張係数（熱膨張係数）が近似しているものが好ましく、例えば、半導体レーザ素子としてＧａＮ系半導体を用いる場合は、ＡｌＮ、Ａｌ_２Ｏ_３などの絶縁部材や、Ｓｉ、ダイヤモンドなどの半導体部材や、Ｃｕなどの金属部材（導電部材）を用いることができ、特にＡｌＮが好ましい。また、熱硬化性ケイ素含有樹脂組成物に含まれるケイ素が含まれるものも好ましく、特にＳｉが好ましい。

（基体）
基体は、支持体及び透光性部材を載置させるための部材であり、それらが載置可能な面積を有する上面を有していればよい。具体的な材料としては、支持体と同様の材料をあげることができ、特に、同じ材料を用いるのが好ましい。また、支持体上に透光性部材を載置させる場合、この基体は省略することができる。

以上に説明した半導体レーザ装置１００は、他の装置内に組み込まれて使用することができ、例えば、市販されている５．６Φのステムに本発明の半導体レーザ装置を搭載して導通させ、その後、ステムに開口部を有するキャップを接合して半導体レーザユニットとすることができたり、リードフレームと樹脂とが一体成型された樹脂パッケージに本発明の半導体レーザ装置を搭載し導通して半導体レーザユニットとすることができたりする。

本発明に係る半導体レーザ装置は、紫光外〜青色光の短波長の半導体レーザ装置を、光集塵を抑制したまま小型化することができ、部品点数を少なくすることが可能なため安価に得ることができる。このような半導体レーザ装置は、光ピックアップ光源や露光装置などにも利用することができる。

１００、２００・・・半導体レーザ装置
１０１、２０１・・・半導体レーザ素子
１０１ａ・・・ｐ側半導体層
１０１ｂ・・・発光層（導波路領域）
１０１ｃ・・・ｎ側半導体層
１０２、２０２・・・支持体
１０３、２０３・・・透光性部材
１０４、２０４・・・熱硬化性ケイ素含有樹脂組成物（原料混合物／硬化物）
１０５、２０５・・・基体
１０６・・・導電性ワイヤ
２０７・・・接着部材

Claims (6)

1. 半導体レーザ素子と、
   該半導体レーザ素子が載置される支持体と、
   を有する半導体レーザ装置であって、
   前記半導体レーザ素子は、発光面に熱硬化性ケイ素含有樹脂組成物を介して透光性部材が接合されていることを特徴とする半導体レーザ装置。
2. 前記熱硬化性ケイ素含有樹脂組成物は、ポリシロキサン、ポリシラザンのうちの少なくとも１つを含む請求項１記載の半導体レーザ装置。
3. 前記支持体及び前記透光性部材は、基体上に載置され、
   前記透光性部材は、熱硬化性ケイ素含有樹脂組成物を介して、前記支持体の側面にも延在している請求項１乃至請求項２記載の半導体レーザ装置。
4. 前記支持体は、接着部材を介して前記基体上に載置され、
   前記接着部材は、前記透光性部材と対向する支持体の側面から離間する位置に設けられる請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
5. 前記半導体レーザ素子の発光面は、前記支持体の側面よりも突出している請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
6. 前記熱硬化性ケイ素含有樹脂組成物は、前記半導体レーザ素子の上面及び／又は側面にも設けられる請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。

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