JP2012094765A - 半導体レーザ装置および光装置 - Google Patents

半導体レーザ装置および光装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2012094765A
JP2012094765A JP2010242440A JP2010242440A JP2012094765A JP 2012094765 A JP2012094765 A JP 2012094765A JP 2010242440 A JP2010242440 A JP 2010242440A JP 2010242440 A JP2010242440 A JP 2010242440A JP 2012094765 A JP2012094765 A JP 2012094765A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor laser
light receiving
laser element
laser device
lead
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2010242440A
Other languages
English (en)
Inventor
Yosuke Katsuki
陽介 香月
Yasuyuki Bessho
靖之 別所
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Electronic Device Sales Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Optec Design Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd, Sanyo Optec Design Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP2010242440A priority Critical patent/JP2012094765A/ja
Priority to CN2011102843874A priority patent/CN102468608A/zh
Priority to US13/284,420 priority patent/US8477823B2/en
Publication of JP2012094765A publication Critical patent/JP2012094765A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/40Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4031Edge-emitting structures
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/125Optical beam sources therefor, e.g. laser control circuitry specially adapted for optical storage devices; Modulators, e.g. means for controlling the size or intensity of optical spots or optical traces
    • G11B7/127Lasers; Multiple laser arrays
    • G11B7/1275Two or more lasers having different wavelengths
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022Mountings; Housings
    • H01S5/023Mount members, e.g. sub-mount members
    • H01S5/02325Mechanically integrated components on mount members or optical micro-benches
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B2007/0003Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier
    • G11B2007/0006Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier adapted for scanning different types of carrier, e.g. CD & DVD
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484Connecting portions
    • H01L2224/48463Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
    • H01L2224/48464Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond the other connecting portion not on the bonding area also being a ball bond, i.e. ball-to-ball
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022Mountings; Housings
    • H01S5/0233Mounting configuration of laser chips
    • H01S5/0234Up-side down mountings, e.g. Flip-chip, epi-side down mountings or junction down mountings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022Mountings; Housings
    • H01S5/0233Mounting configuration of laser chips
    • H01S5/02345Wire-bonding
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/0683Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/40Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4087Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar emitting more than one wavelength

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

【課題】複数の半導体レーザ素子が搭載される場合に小型化を図ることが可能な半導体レーザ装置を提供する。
【解決手段】この3波長半導体レーザ装置100(半導体レーザ装置)は、放熱基台40と、放熱基台40の上面40a上にB2方向に沿って配置されるパッド電極41、42および43と、パッド電極41、42および43の各々の上面に接合されるとともに、B2方向と交差するA1方向にレーザ光を出射する青紫色半導体レーザ素子10、赤色半導体レーザ素子20および赤外半導体レーザ素子30と、青紫色半導体レーザ素子10、赤色半導体レーザ素子20および赤外半導体レーザ素子30に対して後方側(A2側)に受光面60aが配置されるPD60とを備える。そして、パッド電極42は、PD60の受光面60a上に配置される引き出し用配線部分42bを含む。
【選択図】図2

Description

本発明は、半導体レーザ装置および光装置に関し、特に、電極を介して複数の半導体レーザ素子が接合される基台と、受光素子とを備えた半導体レーザ装置および光装置に関する。
従来、電極を介して複数の半導体レーザ素子が接合される基台と、受光素子とを備えた半導体レーザ装置が知られている(たとえば、特許文献1参照)。
上記特許文献1には、基台と、基台の上面上に所定の方向(横方向)に並んで配置された複数の半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子の後方に配置されるとともにレーザ光強度をモニタする受光素子とを備えた半導体レーザ装置が開示されている。この半導体レーザ装置では、基台の上面上に横方向に並ぶように複数の電極が形成されており、各電極の上面に個々の半導体レーザ素子が接合されている。また、各電極には、半導体レーザ素子の接合領域外の部分にワイヤボンド部が設けられている。なお、複数の半導体レーザ素子のうち、横方向の端部(両端部)以外の内側の半導体レーザ素子が接続される電極は、隣接する半導体レーザ素子との間の領域に、ワイヤボンド部が横方向に突出している。
特開2004−55744号公報
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では、横方向の端部(両端部)以外の内側の半導体レーザ素子が接続される電極に対して、隣接する半導体レーザ素子との間の領域に突出するワイヤボンド部が設けられているため、電極同士の配置間隔がワイヤボンド部の幅の分だけ増加する。したがって、このようなワイヤボンド部を有する電極が横方向に繰り返し並べられた場合には、基台の幅が増加するため、半導体レーザ装置が大型化するという問題点がある。
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、複数の半導体レーザ素子が搭載される場合に小型化を図ることが可能な半導体レーザ装置および光装置を提供することである。
課題を解決するための手段および発明の効果
上記目的を達成するために、この発明の第1の局面による半導体レーザ装置は、基台と、基台の上面上に第1方向に沿って配置される複数の電極と、複数の電極の各々の上面に接合されるとともに、第1方向と交差する第2方向にレーザ光を出射する複数の半導体レーザ素子と、複数の半導体レーザ素子に対して第2方向とは反対の基台の第3方向側に受光面が配置される受光素子とを備え、複数の電極のうちの第1方向に沿った端部以外の位置に配置された電極は、受光素子の受光面上に配置される引き出し用配線部分を含む。
この発明の第1の局面による半導体レーザ装置では、上記のように、複数の電極のうちの第1方向に沿った端部以外の位置に配置された電極が、受光素子の受光面上に配置される引き出し用配線部分を含むことによって、両隣を他の電極に挟まれた内側の電極に対して、この電極と隣接する他の電極との間の領域を使用することなく、後方の受光素子の受光面上を経由して外部に引き出される配線部分を設けることができる。これにより、互いに第1方向に隣接する電極間に、引き出し用の配線部分やワイヤボンディングのためのワイヤボンド部などを設ける必要がないので、配置間隔をより狭めた状態で電極同士を第1方向に沿って配置することができる。この結果、基台の第1方向の幅を小さくすることができるので、複数の半導体レーザ素子が搭載される半導体レーザ装置の小型化を図ることができる。
また、内側の電極が有するワイヤボンド部を、隣接する複数の電極および半導体レーザ素子から遠ざけて形成することができるので、ワイヤボンディング時にも各々の電極へのワイヤボンディングを容易に行うことができる。
上記第1の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、引き出し用配線部分は、受光素子の受光面上に絶縁膜を介して形成されている。このように構成すれば、受光素子の受光面と引き出し用配線部分との電気的な接触を容易に防止することができる。これにより、半導体レーザ素子への電力供給路と、受光素子への電極供給路とを確実に絶縁分離することができる。
上記第1の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、引き出し用配線部分を含む電極は、その電極に対応する半導体レーザ素子が接合される素子接合部分をさらに含み、引き出し用配線部分は、素子接合部分の第3方向側の端部のうちの、半導体レーザ素子の第2方向に延びる第1中心線よりも第1方向に隣接する半導体レーザ素子側に寄せられた位置を起点として受光素子の受光面上を第3方向に延びる第1部分を有する。このように構成すれば、平面的に見て、半導体レーザ素子が有する出射端面のうちの第1中心線近傍に形成されるレーザ光出射点と、引き出し用配線部分とが重ならないように配置することができる。これにより、引き出し用配線部分(第1部分)が、レーザ光出射点の後方(第3方向側)に位置する受光素子の受光面(受光領域)を遮ることを容易に抑制することができる。
この場合、好ましくは、第1部分の少なくとも一部は、第1中心線と、第1方向に隣接する半導体レーザ素子の第2方向に延びる第2中心線との間の中間位置に沿って延びる中間線上を第3方向に延びている。このように構成すれば、引き出し用配線部分(第1部分)が、受光素子の受光面のうちの引き出し用配線部分を含む電極に接合される半導体レーザ素子用の受光領域のみならず、第1方向に隣接する半導体レーザ素子用の受光領域を遮ることをも容易に抑制することができる。
上記引き出し用配線部分が第1部分を有する構成において、好ましくは、引き出し用配線部分は、第1部分の第3方向側の端部を起点として第1方向に沿って延びる第2部分をさらに有し、第2部分は、第1方向のうちの第1中心線に対して第1部分が寄せられた方向に沿って受光素子の受光面上を延びている。このように構成すれば、引き出し用配線部分の第2部分を、第1方向のうちの第1中心線に対して第1部分が寄せられた方向とは反対方向に延ばす場合と比較して、第1中心線に対して第1部分が寄せられた方向と同じ方向に延ばすことができるので、配線パターンの行き戻りによるロスが抑制される分、第2部分の長さをより短く設計することができる。
この場合、好ましくは、第2部分は、受光素子の第3方向側の縁部近傍における受光面上に配置されている。このように構成すれば、第2部分を、半導体レーザ素子の後方(第3方向側)に位置する受光素子の受光面(受光領域)から第3方向側に極力遠ざかった位置で第1方向に横切りながら延ばすことができる。これにより、第2部分が受光面(受光領域)を遮ることを極力回避することができる。
この発明の第2の局面による光装置は、第1の局面における半導体レーザ装置と、半導体レーザ装置の出射光を制御する光学系とを備える。
この発明の第2の局面による光装置では、上記第1の局面による半導体レーザ装置を備えているので、この半導体レーザ装置において、配置間隔をより狭めた状態で電極同士を第1方向に沿って配置することができる。この結果、半導体レーザ装置の小型化が図られた光装置を得ることができる。
本発明の第1実施形態による3波長半導体レーザ装置の上面図である。 本発明の第1実施形態による3波長半導体レーザ装置において、半導体レーザ素子を放熱基台から取り除いた状態での上面図である。 図1の910−910線に沿った断面図である。 図1の920−920線に沿った断面図である。 本発明の第1実施形態による3波長半導体レーザ装置の製造プロセスを説明するための上面図である。 本発明の第1実施形態による3波長半導体レーザ装置の製造プロセスを説明するための上面図である。 本発明の第1実施形態による3波長半導体レーザ装置の製造プロセスを説明するための上面図である。 本発明の第1実施形態の第1変形例による3波長半導体レーザ装置において、半導体レーザ素子を放熱基台から取り除いた状態での上面図である。 本発明の第1実施形態の第2変形例による3波長半導体レーザ装置において、半導体レーザ素子を放熱基台から取り除いた状態での上面図である。 本発明の第2実施形態による3波長半導体レーザ装置の上面図である。 本発明の第2実施形態による3波長半導体レーザ装置のレーザ光の出射方向から見た正面図である。 本発明の第3実施形態による光ピックアップ装置の構成を示した概略図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
まず、図1〜図3を参照して、本発明の第1実施形態による3波長半導体レーザ装置100の構造について説明する。なお、3波長半導体レーザ装置100は、本発明の「半導体レーザ装置」の一例である。
本発明の第1実施形態による3波長半導体レーザ装置100では、図1および図3に示すように、約405nmの発振波長を有する青紫色半導体レーザ素子10と、約650nmの発振波長を有する赤色半導体レーザ素子20と、約780nmの発振波長を有する赤外半導体レーザ素子30とが、n型Siからなる平板状の放熱基台40の上面40a上(C2側)に固定されている。また、放熱基台40は、図3に示すように、下面側(C1側)がAuSn半田などの導電性融着層1を介してベース部50の上面50aに接合されている。なお、放熱基台40は、本発明の「基台」の一例である。また、青紫色半導体レーザ素子10、赤色半導体レーザ素子20および赤外半導体レーザ素子30は、それぞれ、本発明の「半導体レーザ素子」の一例である。
青紫色半導体レーザ素子10、赤色半導体レーザ素子20および赤外半導体レーザ素子30は、互いに間隔L1(各々の素子のA方向に延びる中心線間のB方向の距離)を有して幅方向(B方向)に隣接している。また、青紫色半導体レーザ素子10、赤色半導体レーザ素子20および赤外半導体レーザ素子30は、放熱基台40の幅方向の一方側(B1側)から他方側(B2側)に向かって矢印B2方向に並んで配置されている。なお、矢印B2方向は、本発明の「第1方向」の一例である。
なお、青紫色半導体レーザ素子10、赤色半導体レーザ素子20および赤外半導体レーザ素子30の各々に形成されている一対の共振器端面のうち、出射されるレーザ光の光強度が相対的に大きい方の端面が光出射面であり、相対的に小さい方の端面が光反射面である。したがって、レーザ光は、図1の矢印A1方向に出射される。ここで、A1方向とB方向とは、互いに直交している。また、各々の半導体レーザ素子の光出射面は、放熱基台40の前面40e(図1参照)から前方(A1側)に所定の距離だけ離間した位置において互いに同一面上に揃えられている。また、各々の半導体レーザ素子の光出射面および光反射面には、製造プロセスにおける端面コート処理により、AlN膜やAl膜などからなる誘電体多層膜(図示せず)が形成されている。なお、矢印A1方向は、本発明の「第2方向」の一例である。
また、図1に示すように、放熱基台40の上面40a側のうちの、青紫色半導体レーザ素子10、赤色半導体レーザ素子20および赤外半導体レーザ素子30の光反射面の後方(矢印A2方向)側には、レーザ光強度をモニタするために用いられるフォトダイオード(PD)60が配置されている。PD60は、放熱基台40に埋め込まれた状態で作り込まれており、上面40aとPD60のp型拡散領域61(図4参照)となる受光面60aとが同一面上に揃えられている。なお、受光面60aのうち、青紫色半導体レーザ素子10、赤色半導体レーザ素子20および赤外半導体レーザ素子30の各々の後方に対応する位置が、レーザ光の受光領域P、QおよびR(一点鎖線で示す)である。そして、上面40aおよび受光面60aは、共に、SiOからなる透光性を有する絶縁膜65によって覆われている。したがって、図1では、絶縁膜65の紙面奥側に配置されているPD60の外形形状を破線で示している。なお、PD60は、本発明の「受光素子」の一例である。また、矢印A2方向は、本発明の「第3方向」の一例である。
絶縁膜65上には、青紫色半導体レーザ素子10、赤色半導体レーザ素子20および赤外半導体レーザ素子30の各々が接合される位置に、Auなどの金属材料からなるパッド電極41、42および43が放熱基台40とは絶縁された状態で設けられている。また、パッド電極41、42および43は、平面的に見て互いに所定の距離を隔てて配置されることにより互いに絶縁されている。なお、パッド電極41〜43は、本発明の「複数の電極」の一例である。また、パッド電極42は、「端部以外の位置に配置された電極」の一例である。
詳細には、図2に示すように、パッド電極41は、素子接合部分41aが略矩形形状を有するとともに、青紫色半導体レーザ素子10(図1参照)の側方(B1側)に突出する引き出し用配線部分41bと、引き出し用配線部分41bに接続されるワイヤボンド部41cとを有している。また、パッド電極43は、素子接合部分43aが略矩形形状を有するとともに、赤外半導体レーザ素子30(図1参照)の側方(B2側)に突出する引き出し用配線部分43bと、引き出し用配線部分43bに接続されるワイヤボンド部43cとを有している。パッド電極41と43とは、幅方向に所定の間隔を隔てて略平行に設けられており、パッド電極41と43との間にパッド電極42の略矩形形状を有する素子接合部分42aが配置されている。したがって、素子接合部分41a、42aおよび43aは、互いにB方向に距離L2を隔てて配置されている。なお、距離L2は、約40μm以上約50μm以下の範囲に設定されている。
ここで、第1実施形態では、パッド電極42は、素子接合部分42aと、一端が素子接合部分42aのA2側の端部に接続されるとともにPD60の受光面60a上に配置された部分を含む引き出し用配線部分42bと、引き出し用配線部分42bの他端に接続されるとともにPD60外の領域に配置されたワイヤボンド部42cとを有している。また、引き出し用配線部分42bは、PD60の受光面60a上に形成された絶縁膜65を介して形成されている。これにより、p型拡散領域61とパッド電極42との絶縁が図られている。なお、引き出し用配線部分42bは、本発明の「引き出し用配線部分」の一例である。
また、第1実施形態では、引き出し用配線部分42bは、素子接合部分42aからA2方向に延びる幅W1を有する第1部分42eと、第1部分42eのA2側の端部からB2方向に延びる幅W2を有する第2部分42fとを有している。
第1部分42eは、素子接合部分42aのA2側の端部のうちの、赤色半導体レーザ素子20の中心線150よりも赤外半導体レーザ素子30に向かってB2方向に寄せられた位置を起点として受光面60a上をA2方向に延びている。また、第1部分42eは、素子接合部分42aとの接続部においてA2方向に延びるにしたがって中心線150からB2方向に斜め方向に延びる屈曲部42gを有している。そして、第1部分42eは、屈曲部42gが中心線150と赤外半導体レーザ素子30の中心線160との中間位置に沿って延びる中間線170に達した位置から、残りの部分が中間線170に沿って受光面60aのA2側の縁部までA2方向に延びている。なお、中心線150および160は、それぞれ、本発明の「第1中心線」および「第2中心線」の一例である。
また、第2部分42fは、横方向(B方向)のうちの中心線150に対して第1部分42eが寄せられたB2方向と同じ方向に沿って受光面60a上を延びている。また、第2部分42fは、受光面60aのA2側の縁部近傍に沿って配置されている。なお、第2部分42fは、PD60外の領域においてA1方向に延びた後、ワイヤボンド部42cに接続されている。なお、第1部分42eの幅W1と、第2部分42fの幅W2とは、略等しい。この場合、幅W1およびW2は、それぞれ、約20μm以上約30μm以下の範囲に設定されるのが好ましい。幅W1(W2)が30μmよりも大きい場合には、引き出し用配線部分42bによって遮られる受光面60aの面積が増大するので好ましくない。また、幅W1(W2)が20μmよりも小さい場合には、絶縁膜65との接触面積が不足して引き出し用配線部分42bが剥れやすくなるので好ましくない。
第1実施形態では、引き出し用配線部分42bは、図1に示すように、PD60の受光領域QおよびRのいずれも遮ることなくPD60の外側まで引き出されるように構成されている。
また、PD60のA1側かつB1側の隅部に対応する領域の絶縁膜65上には、PD60への給電用ワイヤのワイヤボンド部となるパッド電極45が設けられている。パッド電極45は、周囲が絶縁膜65に取り囲まれた状態で絶縁膜65を厚み方向(C方向)に貫通する導通部45aを有している。導通部45aは、Alなどの金属材料からなり、パッド電極45は、放熱基台40上において導通部45aを介してp型拡散領域61と導通している。
青紫色半導体レーザ素子10は、図3に示すように、n型GaN基板11の下面上に、n型AlGaNからなるn型クラッド層12が形成されている。n型クラッド層12の下面上には、InGaNからなる量子井戸層(図示せず)とGaNからなる障壁層(図示せず)とが交互に積層された多重量子井戸(MQW)構造を有する活性層13が形成されている。また、活性層13の下面上には、p型AlGaNからなるp型クラッド層14が形成されている。
また、幅方向(B方向)の略中央におけるp型クラッド層14には、A方向に沿ってストライプ状(細長状)に延びるリッジ部(凸部)15が形成されている。これにより、リッジ部15の上部(C2側)の活性層13の部分に、青紫色半導体レーザ素子10の発光点が構成されている。また、p型クラッド層14のリッジ部15の下面上には、p型クラッド層14に近い側から順に、Pt層、Pd層およびAu層の順に積層されたp側オーミック電極16が形成されている。また、p型クラッド層14のリッジ部15以外の下面上と、リッジ部15の両側面上とには、SiOからなる電流ブロック層17が形成されている。また、p側オーミック電極16の下面上および電流ブロック層17の下面上には、p側電極18が形成されている。また、n型GaN基板11の上面上の略全領域には、n側電極19が形成されている。
赤色半導体レーザ素子20は、n型GaAs基板21の下面上に、AlGaInPからなるn型クラッド層22が形成されている。n型クラッド層22の下面上には、GaInPからなる量子井戸層(図示せず)とAlGaInPからなる障壁層(図示せず)とが交互に積層されたMQW構造を有する活性層23が形成されている。また、活性層23の下面上には、AlGaInPからなるp型クラッド層24が形成されている。
また、B方向の略中央におけるp型クラッド層24には、A方向に沿ってストライプ状に延びるリッジ部25が形成されている。これにより、リッジ部25の上部の活性層23の部分に、赤色半導体レーザ素子20の発光点が構成されている。また、p型クラッド層24のリッジ部25以外の下面上と、リッジ部25の両側面上とには、SiOからなる電流ブロック層27が形成されている。また、リッジ部25の下面上および電流ブロック層27の下面上には、p側電極28が形成されている。また、n型GaAs基板21の上面上の略全領域には、n側電極29が形成されている。
赤外半導体レーザ素子30は、n型GaAs基板31の下面上に、AlGaAsからなるn型クラッド層32が形成されている。n型クラッド層32の下面上には、Al組成の低いAlGaAsからなる量子井戸層とAl組成の高いAlGaAsからなる障壁層とが交互に積層されたMQW構造を有する活性層33が形成されている。また、活性層33の下面上には、AlGaAsからなるp型クラッド層34が形成されている。
また、B方向の略中央におけるp型クラッド層34には、A方向に沿ってストライプ状に延びるリッジ部35が形成されている。これにより、リッジ部35の上部の活性層33の部分に、赤外半導体レーザ素子30の発光点が構成されている。また、p型クラッド層34のリッジ部35以外の下面上と、リッジ部35の両側面上とには、SiOからなる電流ブロック層37が形成されている。また、リッジ部35の下面上および電流ブロック層37の下面上には、p側電極38が形成されている。また、n型GaAs基板31の上面上の略全領域には、n側電極39が形成されている。
青紫色半導体レーザ素子10、赤色半導体レーザ素子20および赤外半導体レーザ素子30は、それぞれ、光出射面を前面40e側に向けて放熱基台40に対してジャンクションダウン方式で取り付けられている。すなわち、青紫色半導体レーザ素子10のp側電極18とパッド電極41とがAuSn半田などの導電性融着層2を介して電気的に接続されるとともに、赤色半導体レーザ素子20のp側電極28とパッド電極42とが導電性融着層2を介して電気的に接続されている。また、赤外半導体レーザ素子30のp側電極38とパッド電極43とが導電性融着層2を介して電気的に接続されている。
ワイヤボンド部41cには、Auなどからなる金属線91の一端が接続されており、他端は、図示しないリード端子(正極側)に接続されている。また、青紫色半導体レーザ素子10の基板の上面に形成されているn側電極19には、金属線92の一端が接続されており、他端は、図示しない負極端子と導通するベース部50に接続されている。ワイヤボンド部42cには、Auなどからなる金属線93の一端が接続されており、他端は、図示しないリード端子(正極側)に接続されている。また、赤色半導体レーザ素子20の基板の上面に形成されているn側電極29には、金属線94の一端が接続されており、他端は、ベース部50に接続されている。ワイヤボンド部43cには、Auなどからなる金属線95の一端が接続されており、他端は、図示しないリード端子(正極側)に接続されている。また、赤外半導体レーザ素子30の基板の上面に形成されているn側電極39には、金属線96の一端が接続されており、他端は、ベース部50に接続されている。
また、パッド電極45には、Auなどからなる金属線97の一端が接続されており、他端は、図示しないリード端子(正極側)に接続されている。これにより、各半導体レーザ素子およびPD60に対して正極のリード端子から個別に電流を供給することが可能であり、各半導体レーザ素子およびPD60は、n側電極が共通の端子(負極端子)に接続されている。
次に、図1〜図7を参照して、第1実施形態による3波長半導体レーザ装置100の製造プロセスについて説明する。
まず、PD60が作り込まれた放熱基台40(図2参照)を準備する。具体的には、図5に示すように、n型Siからなるウェハ状態の基板140の上面140aのうちの所定の領域に対してイオン注入を行うことによりp型拡散領域61を埋め込み形成する。これにより、受光面60aが上面140aと同一面上に揃えられた状態のPD60を形成する。なお、図5では、ウェハ状態の基板140のうち、複数(4個)のPD60が形成されている部分を示している。
その後、図6に示すように、真空蒸着法などを用いて、上面140a(図5参照)上にSiOからなる絶縁膜65を所定の厚みに形成する。これにより、PD60の受光面60a(図5参照)も絶縁膜65によって全て覆われる。その後、フォトリソグラフィおよびドライエッチングを用いて、PD60の1箇所の隅部(A1側かつB1側)近傍に絶縁膜65を厚み方向(C方向)に貫通する穴部を形成した後、メッキ法などを用いてAlからなる配線材料をこの穴部に埋め込んで導通部45aを形成する。
その後、絶縁膜65上に、金属材料からなる電極層(図示せず)を一様に形成し、さらにこの電極層上にマスク層(図示せず)を形成する。そして、フォトリソグラフィを用いてマスク層をパッド電極41、42、43および45(図7参照)の形にパターニングするとともに、パターニングされたマスク層をマスクとして下部の電極層をエッチングして除去する。これにより、図7に示すように、余分な電極層が除去された領域以外の絶縁膜65上に、パッド電極41、42、43および45の各々が所定の平面形状を有してパターニングされる。この際、素子接合部分42aが素子接合部分41aと43aとの間に配置されるパッド電極42には、PD60の受光面60a上を経由してPD60外の領域に引き出される引き出し用配線部分42bが形成される。これにより、パッド電極41〜43の各々の素子接合部分41a〜43aは、横方向(B方向)に最小限の間隔L2を隔てた状態で配置される。また、パッド電極41、42および43には、それぞれ、引き出し用配線部分41b、42bおよび43bを介してワイヤボンド部41c、42cおよび43cが形成される。また、パッド電極45の下面のうちの絶縁膜65の上面と接触しない部分が、導通部45a(図6参照)と接続される。その後、素子接合部分41a、42aおよび43aの上面(C2側)に、ペースト状の導電性融着層2(図2参照)を形成する。
この状態で、互いに直交する分離線190および195に沿って基板140をダイシング等により分割することにより、分離された個々の放熱基台40(図2参照)が形成される。
その後、図3に示すように、所定の製造プロセスを用いて形成した青紫色半導体レーザ素子10のp側電極18とパッド電極41とを導電性融着層2を介して接合する。同様に、赤色半導体レーザ素子20のp側電極28とパッド電極42とを導電性融着層2を介して接合するとともに、赤外半導体レーザ素子30のp側電極38とパッド電極43とを導電性融着層2を介して接合する。その後、導電性融着層1を介してベース部50の上面50aと放熱基台40の下面とを接合する。
その後、図1に示すように、金属線91を用いてワイヤボンド部41cとリード端子(図示せず)とを接続する。また、金属線93を用いてワイヤボンド部42cとリード端子(図示せず)とを接続する。また、金属線95を用いてワイヤボンド部43cとリード端子(図示せず)とを接続する。また、金属線97を用いてパッド電極45とリード端子(図示せず)とを接続する。また、金属線92を用いて青紫色半導体レーザ素子10のn側電極19とベース部50(図3参照)とを接続する。また、金属線94を用いて赤色半導体レーザ素子20のn側電極29とベース部50とを接続する。また、金属線96を用いて赤外半導体レーザ素子30のn側電極39とベース部50とを接続する。このようにして、3波長半導体レーザ装置100が形成される。
第1実施形態では、上記のように、パッド電極42が、PD60の受光面60a上に配置される引き出し用配線部分42bを含むことによって、両隣をパッド電極41および43に挟まれた内側のパッド電極42に対して、パッド電極42とパッド電極41または43との間の領域(図1の間隔L2を有する領域)を使用することなく、後方のPD60の受光面60a上を経由してPD60の側方に引き出される配線部分を設けることができる。これにより、互いにB方向に隣接するパッド電極間に、引き出し用の配線部分やワイヤボンディングのためのワイヤボンド部などを設ける必要がないので、配置間隔L2をより狭めた状態でパッド電極41〜43をB方向に沿って配置することができる。この結果、放熱基台40のB方向の幅を小さくすることができるので、青紫色半導体レーザ素子10、赤色半導体レーザ素子20および赤外半導体レーザ素子30が搭載される3波長半導体レーザ装置100の小型化を図ることができる。
また、第1実施形態では、パッド電極42が、PD60の受光面60a上に配置される引き出し用配線部分42bを含むことによって、パッド電極42を、パッド電極42と隣接するパッド電極41または43との間の領域(図1の間隔L2を有する領域)を使用することなく、後方のPD60の受光面60a上を経由して容易にPD60の側方に引き出すことができる。ここで、パッド電極42からの引き出し配線パターンとして、PD60以外の領域のたとえば隣接するパッド電極41または43の下部領域または上部領域を交差させる配線パターンが挙げられる。また、A方向に延びるパッド電極41または43の一部を切除することにより確保した領域を使用してパッド電極42を外部に引き出す配線パターンなども考えられる。しかしながら、いずれの場合においても、パッド電極41または青紫色半導体レーザ素子10、または、パッド電極43または赤外半導体レーザ素子30の下部を横切る必要があるため、絶縁手段を別途設ける必要がある。また、これにより放熱基台40上にパターニングされる複数の電極部材同士の層構造がより複雑となる。一方、第1実施形態による3波長半導体レーザ装置100では、受光面60a上の領域を有効に利用して引き出し用配線部分42bを設ける分、引き出し用配線部分42bと、パッド電極41または青紫色半導体レーザ素子10、または、パッド電極43または赤外半導体レーザ素子30との平面的な交差を避けることができるので、製造プロセス上、パッド電極41〜43のパターニングを容易に行うことができる。また、パッド電極42が有するワイヤボンド部42cを、隣接するパッド電極41および43や青紫色半導体レーザ素子10および赤外半導体レーザ素子30から遠ざけて形成することができるので、ワイヤボンディング時にもワイヤボンド部41c〜43cへのワイヤボンディングを容易に行うことができる。
また、第1実施形態では、放熱基台40の上面40a上にSiOを用いて絶縁膜65を形成している。そして、引き出し用配線部分42bは、PD60の受光面60aを覆う絶縁膜65を介して形成されている。これにより、PD60のp型拡散領域61と引き出し用配線部分42bとの電気的な接触を容易に防止することができる。この結果、赤色半導体レーザ素子20への電力供給路と、PD60への電極供給路とを確実に分離することができる。また、絶縁膜65は透光性を有するので、p型拡散領域61と引き出し用配線部分42bとの絶縁を図る絶縁膜65を用いて受光面60a全体を覆うように構成しても、モニタ用のレーザ光を、受光領域P、QおよRに確実に入射させることができる。
また、第1実施形態では、引き出し用配線部分42bは、素子接合部分42aのA2側の端部のうちの、赤色半導体レーザ素子20の中心線150よりもB2側に隣接する赤外半導体レーザ素子30に寄せられた位置を起点としてPD60の受光面60a上をA2方向に延びる第1部分42eを有している。これにより、平面的に見て、赤色半導体レーザ素子20が有する出射端面のうちの中心線150近傍に形成されるレーザ光出射点と、引き出し用配線部分42bの第1部分42eとが重ならないように配置することができる。これにより、第1部分42eが、レーザ光出射点の後方(A2側)に位置するPD60の受光領域Q(図1参照)を遮ることを容易に抑制することができる。
また、第1実施形態では、第1部分42eは、素子接合部分42aとの接続部においてA2方向に延びるにしたがって中心線150からB2方向に斜め方向に延びる屈曲部42gを有している。つまり、第1部分42eを、素子接合部分42aから真横にB2方向に延ばして中間線170に達した後、中間線170上をA2方向に延びるように構成する場合と比較して、屈曲部42gを設ける分、素子接合部分42aから突出する第1部分42eと隣接する素子接合部分43aとをB方向に離間させることができる。これにより、半導体レーザ素子の接合時に、素子接合部分42a上に塗布された導電性融着層2(図2参照)が溶融した場合であっても、第1部分42eからはみ出して素子接合部分43aに流れ出て行くことを容易に抑制することができる。この結果、素子接合時におけるパッド電極間のショート(短絡)を極力抑制することができる。
また、第1実施形態では、第1部分42eの一部は、中心線150と、B2側に隣接する赤外半導体レーザ素子30のA方向に延びる中心線160との間の中間位置に沿って延びる中間線170上をA2方向に延びている。これにより、第1部分42eが、PD60の受光面60aのうちの赤色半導体レーザ素子20用の受光領域Qのみならず、B2側に隣接する赤外半導体レーザ素子30用の受光領域R(図1参照)を遮ることをも容易に抑制することができる。
また、第1実施形態では、引き出し用配線部分42bは、第1部分42eのA2側の端部を起点としてB方向に沿って延びる第2部分42fを有し、第2部分42fは、B方向のうちの中心線150に対して第1部分42eが寄せられたB2方向に沿ってPD60の受光面60a上を延びている。これにより、引き出し用配線部分42bの第2部分42fを、B方向のうちの中心線150に対して第1部分42eが寄せられたB2方向とは反対のB1方向に延ばす場合と比較して、中心線150に対して第1部分42eが寄せられたB2方向と同じ方向に延ばすことができるので、配線パターンの行き戻りによるロスが抑制される分、第2部分42fの長さをより短く設計することができる。また、第2部分42fは、赤色半導体レーザ素子20の受光領域Qの後方(A2側)を横切らないので、受光領域Qが第2部分42fによって遮られることを容易に回避することができる。
また、第1実施形態では、第2部分42fは、PD60のA2側の縁部近傍における受光面60a上に配置されている。これにより、第2部分42fを、赤外半導体レーザ素子30の後方(A2側)に位置するPD60の受光面60aからA2方向に極力遠ざかった位置でB2方向に横切りながら延ばすことができる。これにより、第2部分42fが前方(A1側)の受光領域Rを遮ることを極力回避することができる。
また、第1実施形態では、第1部分42eの幅W1と、第2部分42fの幅W2とを略等しく構成している。これにより、引き出し用配線部分42bの強度が延びる方向に沿って略一様になるので、引き出し用配線部分42bが絶縁膜65から剥離したり、引き出し用配線部分42bが断線すること容易に抑制することができる。
(第1実施形態の第1変形例)
次に、第1実施形態の第1変形例について説明する。この第1実施形態の第1変形例による3波長半導体レーザ装置105では、図8に示すように、引き出し用配線部分72bの第1部分72eに第1実施形態のような屈曲部42gを設けていない。したがって、パッド電極72の引き出し用配線部分72bは、幅W3を有する第1部分72eが、素子接合部分42aとの接続部からA2方向に直線状に延びた後、受光面60aのA2側の縁部を起点として幅W4を有する第2部分72fがB2方向に延びるようにパターニングされている。ここで、第1部分72eの幅W3は、第1部分42eの幅W1(図1参照)よりも小さいのが好ましいが、約20μm以上とするのが好ましい。また、第2部分72fの幅W4は、第2部分42f(図1参照)の幅W2と略同じでもよいし、第1部分72eの幅W3と略等しくてもよい。なお、パッド電極72は、「端部以外の位置に配置された電極」の一例である。
なお、第1実施形態の第1変形例による3波長半導体レーザ装置105のその他の構成は、第1実施形態と同様であって、図中において、第1実施形態と同じ符号を付して図示している。
また、第1実施形態の第1変形例による3波長半導体レーザ装置105の製造プロセスについては、第1実施形態の屈曲部42gを設けずにパッド電極72を形成する点を除いて、第1実施形態における製造プロセスと略同様である。
第1実施形態の第1変形例では、上記のように、引き出し用配線部分72bをA2方向に直線状に延びる第1部分72eと、B2方向に直線状に延びる第2部分72fとによって構成しているので、より簡素な配線パターンによって引き出し用配線部分72bを形成することができる。なお、第1実施形態の第1変形例のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。
(第1実施形態の第2変形例)
次に、第1実施形態の第2変形例について説明する。この第1実施形態の第2変形例による3波長半導体レーザ装置110では、図9に示すように、引き出し用配線部分82bの第2部分82fを、受光面60aのA2側の縁部よりも内側(A1側)に配置している。したがって、引き出し用配線部分82bは、第1実施形態の第1部分42eや第1実施形態の第1変形例の第1部分72eよりもA方向の長さが短い第1部分82eと、第2部分82fとによって構成されている。なお、第2部分82fが配置されるA方向の位置は、赤外半導体レーザ素子30の光反射面から出射されるレーザ光を受光する受光領域Rを極力遮らない範囲の位置であるのが好ましい。なお、第1実施形態の第2変形例による3波長半導体レーザ装置110のその他の構成は、第1実施形態と同様であって、図中において、第1実施形態と同じ符号を付して図示している。
また、第1実施形態の第2変形例による3波長半導体レーザ装置110の製造プロセスについては、第1実施形態の第1変形例の第1部分72eよりもA方向の長さを短くして第1部分82eをパターニングする点を除いて、第1実施形態の第1変形例における製造プロセスと略同様である。また、第1実施形態の第2変形例の効果は、上記第1実施形態の第1変形例と同様である。
(第2実施形態)
次に、図10および図11を参照して、第2実施形態について説明する。この第2実施形態による3波長半導体レーザ装置200では、第1実施形態の赤色半導体レーザ素子20および赤外半導体レーザ素子30の代わりに、赤色半導体レーザ素子220および赤外半導体レーザ素子230からなる2波長半導体レーザ素子250を用いている。なお、3波長半導体レーザ装置200は、本発明の「半導体レーザ装置」の一例である。また、図中において、第1実施形態と同様の構成には同じ符号を付している。
まず、図2、図10および図11を参照して、本発明の第2実施形態による3波長半導体レーザ装置200の構造について説明する。
第2実施形態による3波長半導体レーザ装置200は、放熱基台40と、青紫色半導体レーザ素子210と、約650nmの発振波長を有する赤色半導体レーザ素子220および約780nmの発振波長を有する赤外半導体レーザ素子230が共通のn型GaAs基板251上にモノリシックに形成された2波長半導体レーザ素子250と、ベース部50とを備えている。なお、青紫色半導体レーザ素子210、赤色半導体レーザ素子220および赤外半導体レーザ素子230は、それぞれ、本発明の「半導体レーザ素子」の一例である。
赤色半導体レーザ素子220は、n型GaAs基板251の下面上の一方側(B1側)に形成されているとともに、赤外半導体レーザ素子230は、n型GaAs基板251の下面上の他方側(B2側)に形成されている。また、赤色半導体レーザ素子220と赤外半導体レーザ素子230とは、B方向の略中央に形成された溝部252により所定の距離を隔てて配置されている。なお、赤色半導体レーザ素子220と赤外半導体レーザ素子230とが共通のn型GaAs基板251の下面上に形成されるので、赤色半導体レーザ素子220と赤外半導体レーザ素子230との互いに対向する側端部(溝部252の内側面)同士がB方向に隣接しやすい。したがって、図11に示すように、赤色半導体レーザ素子220が接合されるパッド電極42の素子接合部分42aと赤外半導体レーザ素子230が接合されるパッド電極43の素子接合部分43aとのB方向の隙間の距離L3は、上記第1実施形態の距離L2(図2参照)よりも大きい。これにより、素子接合時に溶融した導電性融着層2によって素子接合部分42aと43aとがショートすることをより抑制している。
赤色半導体レーザ素子220では、n型GaAs基板251の下面上のB1側に、n型クラッド層22と、活性層23と、p型クラッド層24と、電流ブロック層27と、p側電極28とが形成されている。また、リッジ部225は、赤色半導体レーザ素子220の素子幅方向の中央部(図10の中心線150)よりも青紫色半導体レーザ素子210側(B1側)に寄せられた領域に形成されている。
また、赤外半導体レーザ素子230では、n型GaAs基板251の下面上のB2側に、n型クラッド層32と、活性層33と、p型クラッド層34と、電流ブロック層37と、p側電極38とが形成されている。また、リッジ部235は、赤外半導体レーザ素子230の素子幅方向の中央部(図10の中心線160)よりも青紫色半導体レーザ素子210側(B1側)に寄せられた領域に形成されている。また、n型GaAs基板251の上面上の略全領域に、共通のn側電極259が形成されている。
また、p側電極28および38と放熱基台40の上面側とが各々接合されることにより、2波長半導体レーザ素子250は、活性層23および33をn型GaAs基板251よりも放熱基台40側(C1側)に近づけて、ジャンクションダウン方式で接合されている。
また、青紫色半導体レーザ素子210のリッジ部215は、青紫色半導体レーザ素子210の素子幅方向(B方向)の中央部よりも2波長半導体レーザ素子250側(B2側)に寄せられた領域に形成されている。これにより、青紫色半導体レーザ素子210および2波長半導体レーザ素子250は、各々のレーザ素子の発光点が3波長半導体レーザ装置200の幅方向の中央部に集められている。
また、n側電極259には、金属線291の一端がワイヤボンディングされており、金属線291の他端は、ベース部50に接続されている。なお、第2実施形態による3波長半導体レーザ装置200のその他の構成は、第1実施形態の3波長半導体レーザ装置100と同様である。
3波長半導体レーザ装置200の製造プロセスでは、第1実施形態と同様の製造プロセスを用いて形成された放熱基台40に、青紫色半導体レーザ素子210および2波長半導体レーザ素子250を接合する点と、金属線291を用いて2波長半導体レーザ素子250のn側電極259とベース部50とを接続する点とを除いて、第1実施形態の製造プロセスと同様である。
第2実施形態では、上記のように、3波長半導体レーザ装置200が、青紫色半導体レーザ素子210と、赤色半導体レーザ素子220および赤外半導体レーザ素子230がモノリシックに形成された2波長半導体レーザ素子250とを備える場合においても、放熱基台40のB方向の幅を小さくすることができるので、3波長半導体レーザ装置200の小型化を図ることができる。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。
(第3実施形態)
次に、図1および図12を参照して、本発明の第3実施形態による光ピックアップ装置300について説明する。なお、光ピックアップ装置300は、本発明の「光装置」の一例である。
本発明の第3実施形態による光ピックアップ装置300は、図12に示すように、第1実施形態による3波長半導体レーザ装置100(図1参照)が搭載されたキャン型の半導体レーザ装置310と、半導体レーザ装置310から出射されたレーザ光を調整する光学系320と、レーザ光を受光する光検出部330とを備えている。
また、光学系320は、偏光ビームスプリッタ(PBS)321、コリメータレンズ322、ビームエキスパンダ323、λ/4板324、対物レンズ325、シリンドリカルレンズ326および光軸補正素子327を有している。
PBS321は、半導体レーザ装置310から出射されるレーザ光を全透過するとともに、光ディスク340から帰還するレーザ光を全反射する。コリメータレンズ322は、PBS321を透過した半導体レーザ装置310からのレーザ光を平行光に変換する。ビームエキスパンダ323は、凹レンズ、凸レンズおよびアクチュエータ(図示せず)から構成されている。アクチュエータは、凹レンズおよび凸レンズの距離を変化させることにより、半導体レーザ装置310から出射されたレーザ光の波面状態を補正する機能を有している。
λ/4板324は、コリメータレンズ322によって略平行光に変換された直線偏光のレーザ光を円偏光に変換する。また、λ/4板324は光ディスク340から帰還する円偏光のレーザ光を直線偏光に変換する。この場合の直線偏光の偏光方向は、半導体レーザ装置310から出射されるレーザ光の直線偏光の方向に直交する。これにより、光ディスク340から帰還するレーザ光は、PBS321によって略全反射される。対物レンズ325は、λ/4板324を透過したレーザ光を光ディスク340の表面(記録層)上に収束させる。なお、対物レンズ325は、対物レンズアクチュエータ(図示せず)により移動可能にされている。
また、PBS321により全反射されるレーザ光の光軸に沿うように、シリンドリカルレンズ326、光軸補正素子327および光検出部330が配置されている。シリンドリカルレンズ326は、入射されるレーザ光に非点収差作用を付与する。光軸補正素子327は、回折格子により構成されており、シリンドリカルレンズ326を透過した青紫色、赤色および赤外の各レーザ光の0次回折光のスポットが後述する光検出部330の検出領域上で一致するように配置されている。
また、光検出部330は、受光したレーザ光の強度分布に基づいて再生信号を出力する。このようにして、半導体レーザ装置310を備えた光ピックアップ装置300が構成されている。
光ピックアップ装置300では、半導体レーザ装置310は、青紫色半導体レーザ素子10、赤色半導体レーザ素子20および赤外半導体レーザ素子30(図1参照)から、青紫色、赤色および赤外のレーザ光を独立的に出射することが可能に構成されている。また、半導体レーザ装置310から出射されたレーザ光は、上記のように、PBS321、コリメータレンズ322、ビームエキスパンダ323、λ/4板324、対物レンズ325、シリンドリカルレンズ326および光軸補正素子327により調節された後、光検出部330の検出領域上に照射される。
ここで、光ディスク340に記録されている情報を再生する場合には、青紫色半導体レーザ素子10、赤色半導体レーザ素子20および赤外半導体レーザ素子30から出射される各々のレーザパワーが一定になるように制御しながら、光ディスク340の記録層にレーザ光を照射するとともに、光検出部330から出力される再生信号を得ることができる。また、光ディスク340に情報を記録する場合には、記録すべき情報に基づいて、青紫色半導体レーザ素子10、赤色半導体レーザ素子20および赤外半導体レーザ素子30から出射されるレーザパワーを制御しながら、光ディスク340にレーザ光を照射する。これにより、光ディスク340の記録層に情報を記録することができる。このようにして、半導体レーザ装置310を備えた光ピックアップ装置300を用いて、光ディスク340への記録および再生を行うことができる。
第3実施形態では、上記のように、光ピックアップ装置300には、上記第1実施形態の3波長半導体レーザ装置100を備えた半導体レーザ装置310が搭載されているので、半導体レーザ装置310の小型化が図られた光ピックアップ装置300を得ることができる。なお、第3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。
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。
たとえば、上記第1〜第3実施形態では、引き出し用配線部分42bが第1部分42eと第2部分42fとを有する例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第2部分42fを設けることなく第1部分42eが受光面60a上をA2方向に直線状に跨いでPD60の後方(A2側)まで引き出され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、赤外半導体レーザ素子30の受光領域Qが遮られることをより確実に回避することができる。
また、上記第1〜第3実施形態では、第2部分42fがPD60のA2側の縁部近傍における受光面60a上に配置されている例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第2部分42fがPD60のA2側の縁部よりも外側(A2側)をB2方向に延びた状態でワイヤボンド部42cに接続されていてもよい。
また、上記第1〜第3実施形態では、引き出し用配線部分42bの第1部分42eが赤外半導体レーザ素子30に寄せられた位置(B2側)に配置され、かつ、第2部分42fが第1部分42eの端部からさらにB2方向に延びる例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第1部分42eが青紫色半導体レーザ素子10に寄せられた位置(B1側)に配置され、かつ、第2部分42fがさらにB1方向に延びるように構成してもよい。
また、上記第1〜第3実施形態では、放熱基台40上に3つの半導体レーザ素子をB方向に並べて配置した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、4つ以上の複数の半導体レーザ素子をB方向に並べて配置してもよい。この場合、両端の半導体レーザ素子以外の内側の半導体レーザ素子に接続される複数のパッド電極が、本発明の「引き出し用配線部分」を含む。ここで、各々のパッド電極に設けられる本発明の「引き出し用配線部分」を、PD60をA2方向に直線状に跨ぐ「第1部分」のみにより形成してもよいし、「第1部分」と受光面60a上で平面的に折り曲げられてPD60のB方向の外部に引き出される「第2部分」とを有するように形成してもよい。また、「第1部分」のみからなるパッド電極と、「第1部分」および「第2部分」を有するパッド電極とを混在させて配置してもよい。受光面60a上を跨ぐ各パッド電極の配線パターンは、放熱基台40上に配置される半導体レーザ素子の個数、PD60の受光面60aの大きさおよびワイヤボンド部の位置などから適宜決定されうる。
なお、「第2部分」を形成する際、そのパッド電極のB1側に隣接するパッド電極からB1側の端部のパッド電極までのパッド電極の個数n1(たとえば3つ)と、そのパッド電極のB2側に隣接するパッド電極からB2側の端部のパッド電極までのパッド電極の個数n2(たとえば5つ)とを比較して、より少ない個数(=n1)を有する側(B1側)へ「第2部分」を引き出すように「引き出し用配線部分」を形成するのが好ましい。この変形例のように構成すれば、「第2部分」によって受光領域(受光面)の後方をB方向(第1方向)に横切られる半導体レーザ素子の個数を極力減らすことができるので、「第2部分」に遮られる受光領域が増えることを回避することができる。なお、上記した個数がn1=n2となる位置に配置されたパッド電極については、「第2部分」をB1側またはB2側のいずれの方向に引き出しても構わない。
また、上記第1〜第3実施形態では、放熱基台40の上面40a上にSiOを用いて絶縁膜65を形成した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、絶縁性を有する材料であれば、SiO以外の材料を用いてPD60のp型拡散領域61と引き出し用配線部分42bとの絶縁を図るための絶縁膜を形成してもよい。なお、引き出し用配線部分42bが配置される領域以外の受光面60aは、絶縁膜に覆われていてもよいし、絶縁膜に覆われていなくてもよい。
また、上記第1および第2実施形態における製造プロセスでは、所定の形状のマスクパターンをマスクとしてパッド電極41、42および43をパターニングしたが、本発明はこれに限られない。本発明では、絶縁膜65上の所定の位置にパッド電極41、42および43の各々の平面形状に形成された開口部を有するレジストパターンを形成した後、開口部から露出する絶縁膜65の部分に電極層を形成し、その後、レジストパターンを除去するというリフトオフ工程を用いてパッド電極41〜43および45をパターニングしてもよい。
また、上記第1実施形態では、3波長半導体レーザ装置100を、青紫色半導体レーザ素子10と赤色半導体レーザ素子20と赤外半導体レーザ素子30とによって構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、窒化物系半導体からなる緑色半導体レーザ素子および青色半導体レーザ素子と、赤色半導体レーザ素子20とを用いて本発明の「半導体レーザ装置」をRGB3波長半導体レーザ装置として構成してもよい。
また、上記第1および第2実施形態では、放熱基台40上においてB1側からB2側に向かって青紫色半導体レーザ素子、赤色半導体レーザ素子および赤外半導体レーザ素子の順に並べて配置した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、上記と異なる順序で3つの半導体レーザ素子を配置してもよい。たとえば、青紫色半導体レーザ素子の両側に赤色半導体レーザ素子と赤外半導体レーザ素子とをそれぞれ配置してもよい。この場合、各々の半導体レーザ素子を単独で配置してもよいし、上記第2実施形態のように、1つの青紫色半導体レーザ素子と、赤色半導体レーザ素子および赤外半導体レーザ素子が一体的に形成された2波長半導体レーザ素子とを用いてもよい。2波長半導体レーザ素子を用いる場合、溝部252(図11参照)の幅をB方向に拡張して、拡張された溝部に対応する部分のn型GaAs基板251が青紫色半導体レーザ素子の上方(C2側)を跨ぐように構成してもよい。この場合、青紫色半導体レーザ素子の高さ(厚み)あるいは2波長半導体レーザ素子の溝部の深さを適宜調整することにより、青紫色半導体レーザ素子上に2波長半導体レーザ素子を平面的に重ねることが可能である。また、青紫色半導体レーザ素子のn側電極は、専用の金属線を用いてベース部50に接続してもよい。あるいは、2波長半導体レーザ素子を基台に接合する際に、先に接合されている青紫色半導体レーザ素子のn側半導体層を導電性融着層を介して溝部の底面(n型GaAs基板251の下面)に同時に接合してもよい。これにより、各々の半導体レーザ素子のn側半導体層を、共通の1本の金属線を介してベース部50に接続することができる。
また、上記第1〜第3実施形態では、各々の半導体レーザ素子をジャンクションダウン方式で放熱基台40に接合した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、各々の半導体レーザ素子をジャンクションアップ方式で放熱基台40に接合してもよい。この場合、各半導体レーザ素子のレーザ光出射点は、ジャンクションダウン方式の場合よりも上方(受光面60aから上方に遠ざかる方向)に位置するので、図1に示す受光領域P、QおよびRをより後方(A2側)の位置まで広く確保する必要がある。したがって、第1および第2実施形態で示した引き出し用配線部分42bのように、第2部分42fは、受光面60aのA2側の縁部近傍に沿って配置されるのが好ましい。あるいは、PD60のA2側の縁部よりも外側(A2側)に配置されるのがより好ましい。
また、上記第1〜第3実施形態では、SiOを用いて電流ブロック層27および37を形成した例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、SiNなどの他の絶縁性材料や、AlInPやAlGaNなどの半導体材料を用いて電流ブロック層を形成してもよい。
また、上記第3実施形態では、3波長半導体レーザ装置100をキャン型の半導体レーザ装置410に搭載した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、平板状の平面構造を有するフレーム型のパッケージに上記第1実施形態の3波長半導体レーザ装置100を搭載してもよいし、上記第2実施形態の3波長半導体レーザ装置200を搭載してもよい。
また、上記第3実施形態では、本発明の「半導体レーザ装置」を備えた光ピックアップ装置300について示したが、本発明はこれに限らず、本発明の半導体レーザ装置を、CD、DVDまたはBDなどの光ディスクの記録または再生を行う光ディスク装置や、プロジェクタ装置などの光装置に適用してもよい。
10、210 青紫色半導体レーザ素子(第1半導体レーザ素子)
20、220 赤色半導体レーザ素子(第2半導体レーザ素子)
30、230 赤外半導体レーザ素子(第3半導体レーザ素子)
40 放熱基台(基台)
40a 上面
41、43 パッド電極(複数の電極)
42、72、82 パッド電極(複数の電極、端部以外の位置に配置された電極)
42a 素子接合部分
42b、72b、82b 引き出し用配線部分
42e、72e、82e 第1部分
42f、72f、82f 第2部分
60 PD(受光素子)
60a 受光面
65 絶縁膜
100、105、110、200 3波長半導体レーザ装置(半導体レーザ装置)
150 中心線(第1中心線)
160 中心線(第2中心線)
170 中間線
300 光ピックアップ装置(光装置)
310 半導体レーザ装置
320 光学系

Claims (7)

  1. 基台と、
    前記基台の上面上に第1方向に沿って配置される複数の電極と、
    前記複数の電極の各々の上面に接合されるとともに、前記第1方向と交差する第2方向にレーザ光を出射する複数の半導体レーザ素子と、
    前記複数の半導体レーザ素子に対して前記第2方向とは反対の前記基台の第3方向側に受光面が配置される受光素子とを備え、
    前記複数の電極のうちの前記第1方向に沿った端部以外の位置に配置された電極は、前記受光素子の受光面上に配置される引き出し用配線部分を含む、半導体レーザ装置。
  2. 前記引き出し用配線部分は、前記受光素子の前記受光面上に絶縁膜を介して形成されている、請求項1に記載の半導体レーザ装置。
  3. 前記引き出し用配線部分を含む前記電極は、前記電極に対応する半導体レーザ素子が接合される素子接合部分をさらに含み、
    前記引き出し用配線部分は、前記素子接合部分の前記第3方向側の端部のうちの、前記半導体レーザ素子の前記第2方向に延びる第1中心線よりも前記第1方向に隣接する半導体レーザ素子側に寄せられた位置を起点として前記受光素子の受光面上を前記第3方向に延びる第1部分を有する、請求項1または2に記載の半導体レーザ装置。
  4. 前記第1部分の少なくとも一部は、前記第1中心線と、前記第1方向に隣接する半導体レーザ素子の前記第2方向に延びる第2中心線との間の中間位置に沿って延びる中間線上を前記第3方向に延びている、請求項3に記載の半導体レーザ装置。
  5. 前記引き出し用配線部分は、前記第1部分の前記第3方向側の端部を起点として前記第1方向に沿って延びる第2部分をさらに有し、
    前記第2部分は、前記第1方向のうちの前記第1中心線に対して前記第1部分が寄せられた方向に沿って前記受光素子の受光面上を延びている、請求項3または4に記載の半導体レーザ装置。
  6. 前記第2部分は、前記受光素子の前記第3方向側の縁部近傍における前記受光面上に配置されている、請求項5に記載の半導体レーザ装置。
  7. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の半導体レーザ装置と、
    前記半導体レーザ装置の出射光を制御する光学系とを備える、光装置。
JP2010242440A 2010-10-28 2010-10-28 半導体レーザ装置および光装置 Pending JP2012094765A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010242440A JP2012094765A (ja) 2010-10-28 2010-10-28 半導体レーザ装置および光装置
CN2011102843874A CN102468608A (zh) 2010-10-28 2011-09-22 半导体激光装置及光装置
US13/284,420 US8477823B2 (en) 2010-10-28 2011-10-28 Semiconductor laser apparatus and optical apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010242440A JP2012094765A (ja) 2010-10-28 2010-10-28 半導体レーザ装置および光装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012094765A true JP2012094765A (ja) 2012-05-17

Family

ID=45996734

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010242440A Pending JP2012094765A (ja) 2010-10-28 2010-10-28 半導体レーザ装置および光装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8477823B2 (ja)
JP (1) JP2012094765A (ja)
CN (1) CN102468608A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101492321B1 (ko) 2013-03-15 2015-02-11 (주)큐에스아이 서브마운트형 포토다이오드를 구비한 리드 프레임 타입 레이저다이오드 모듈
JP2017103271A (ja) * 2015-11-30 2017-06-08 フォトンリサーチ株式会社 半導体レーザー光源モジュール、レーザー光源装置、半導体レーザー光源モジュールの製造方法、及びレーザー光源装置の製造方法
JP2019087656A (ja) * 2017-11-08 2019-06-06 三菱電機株式会社 光モジュールおよびその製造方法
US11309681B2 (en) 2019-01-31 2022-04-19 Nichia Corporation Mount member and light emitting device

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012033733A (ja) * 2010-07-30 2012-02-16 Sanyo Electric Co Ltd 半導体レーザ装置および光装置
JP6842246B2 (ja) 2016-05-26 2021-03-17 ローム株式会社 Ledモジュール
US10374386B1 (en) * 2018-06-07 2019-08-06 Finisar Corporation Chip on carrier
CN112688159A (zh) * 2021-03-19 2021-04-20 武汉仟目激光有限公司 基于双波长的半导体激光器芯片封装

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6449291A (en) * 1987-08-19 1989-02-23 Nec Corp Array-type semiconductor laser device
JPH02165436A (ja) * 1988-12-19 1990-06-26 Rohm Co Ltd レーザダイオードユニットの取り付け方法
JP2001250255A (ja) * 2000-03-02 2001-09-14 Sony Corp 光学装置及び光ディスク装置
WO2005039001A1 (ja) * 2003-10-15 2005-04-28 Sanyo Electric Co., Ltd 2ビーム半導体レーザ装置
JP2009027149A (ja) * 2007-06-18 2009-02-05 Sanyo Electric Co Ltd 半導体レーザ装置およびその製造方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3759081B2 (ja) 2002-07-18 2006-03-22 Nec化合物デバイス株式会社 半導体レーザ装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6449291A (en) * 1987-08-19 1989-02-23 Nec Corp Array-type semiconductor laser device
JPH02165436A (ja) * 1988-12-19 1990-06-26 Rohm Co Ltd レーザダイオードユニットの取り付け方法
JP2001250255A (ja) * 2000-03-02 2001-09-14 Sony Corp 光学装置及び光ディスク装置
WO2005039001A1 (ja) * 2003-10-15 2005-04-28 Sanyo Electric Co., Ltd 2ビーム半導体レーザ装置
JP2009027149A (ja) * 2007-06-18 2009-02-05 Sanyo Electric Co Ltd 半導体レーザ装置およびその製造方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101492321B1 (ko) 2013-03-15 2015-02-11 (주)큐에스아이 서브마운트형 포토다이오드를 구비한 리드 프레임 타입 레이저다이오드 모듈
JP2017103271A (ja) * 2015-11-30 2017-06-08 フォトンリサーチ株式会社 半導体レーザー光源モジュール、レーザー光源装置、半導体レーザー光源モジュールの製造方法、及びレーザー光源装置の製造方法
JP2019087656A (ja) * 2017-11-08 2019-06-06 三菱電機株式会社 光モジュールおよびその製造方法
US11309681B2 (en) 2019-01-31 2022-04-19 Nichia Corporation Mount member and light emitting device
US20220209497A1 (en) 2019-01-31 2022-06-30 Nichia Corporation Light emitting device
US11784461B2 (en) 2019-01-31 2023-10-10 Nichia Corporation Light emitting device

Also Published As

Publication number Publication date
US20120106584A1 (en) 2012-05-03
US8477823B2 (en) 2013-07-02
CN102468608A (zh) 2012-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2012094765A (ja) 半導体レーザ装置および光装置
US7376166B2 (en) Semiconductor laser apparatus and optical pickup apparatus
US7486712B2 (en) Semiconductor laser apparatus, method of manufacturing semiconductor laser apparatus, and optical pickup apparatus
JP4466503B2 (ja) 半導体レーザ
JP4930322B2 (ja) 半導体発光素子、光ピックアップ装置および情報記録再生装置
JP2010040752A (ja) 半導体レーザ装置およびその製造方法
US8660162B2 (en) Semiconductor laser apparatus and optical apparatus
JP2011138953A (ja) 半導体レーザ装置および光ピックアップ装置
JP2011204983A (ja) 集積型半導体レーザ装置の製造方法
US20110188532A1 (en) Semiconductor Laser Apparatus
US20120093185A1 (en) Method for manufacturing semiconductor laser apparatus, semiconductor laser apparatus, and optical apparatus
US20120044965A1 (en) Semiconductor laser apparatus and optical apparatus
US8509278B2 (en) Light emitting device and optical apparatus using the same
JP2011176198A (ja) 半導体レーザ装置およびその製造方法
JP2009027149A (ja) 半導体レーザ装置およびその製造方法
JP2012253205A (ja) 半導体レーザ素子および光装置
JP2012186308A (ja) 半導体レーザ装置および光装置
JP4985100B2 (ja) 多波長レーザ、光ピックアップ装置および光ディスク装置
JP2012151182A (ja) 半導体レーザ装置および光装置
JP2011165708A (ja) 半導体レーザ装置の製造方法および半導体レーザ装置
JP2010056185A (ja) 半導体レーザ装置
JP5323008B2 (ja) 半導体レーザ装置および光ピックアップ装置
WO2011105136A1 (ja) 半導体レーザ装置及び光装置
WO2013038921A1 (ja) 半導体レーザ装置および光装置
JP2010016095A (ja) 半導体レーザ装置およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130214

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20130930

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20130930

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20130930

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20131218

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140114

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20140603