JP2012151182A - Semiconductor laser device and optical device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体レーザ装置および光装置に関し、特に、半導体レーザ素子が融着層を介して放熱基台部に接合された半導体レーザ装置および光装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor laser device and an optical device, and more particularly to a semiconductor laser device and an optical device in which a semiconductor laser element is bonded to a heat dissipation base through a fusion layer.
従来、半導体レーザ素子が融着層を介して放熱基台部に接合され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)。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a semiconductor laser device in which a semiconductor laser element is bonded to a heat dissipation base through a fusion layer (for example, see Patent Document 1).
上記特許文献1には、熱を放出するためのヒートシンク(放熱基台部)と、ヒートシンクの上面に接合され、サファイア基板、n型層、発光領域を有する活性層およびp型層が順に積層されたレーザ素子(半導体レーザ素子)とを備えるレーザ装置が開示されている。このレーザ装置のレーザ素子では、p型層の上部にリッジ部(電流通路部)が形成されているとともに、リッジ部の上面上にp電極(p側オーミック電極)が形成されている。また、レーザ装置では、レーザ素子のサファイア基板側とヒートシンクとが導電性接着材(融着層)を介して接合されている。つまり、上記特許文献1に記載のレーザ装置では、いわゆるジャンクションアップ方式によって、ヒートシンクの上面にレーザ素子が接合されている。つまり、リッジ部の上面上に形成されたp電極は、導電性接着材から離間した位置に配置されている。 In the above-mentioned Patent Document 1, a heat sink (heat radiation base) for releasing heat, and a sapphire substrate, an n-type layer, an active layer having a light emitting region, and a p-type layer are laminated in this order. A laser device including a laser element (semiconductor laser element) is disclosed. In the laser device of this laser device, a ridge portion (current path portion) is formed on the p-type layer, and a p-electrode (p-side ohmic electrode) is formed on the upper surface of the ridge portion. Further, in the laser device, the sapphire substrate side of the laser element and the heat sink are bonded via a conductive adhesive (fusion layer). That is, in the laser device described in Patent Document 1, the laser element is bonded to the upper surface of the heat sink by a so-called junction up method. That is, the p-electrode formed on the upper surface of the ridge portion is disposed at a position separated from the conductive adhesive.
しかしながら、ジャンクションアップ方式によってヒートシンクの上面にレーザ素子を接合した場合、レーザ素子の活性層とヒートシンクとの間に厚みの大きいサファイア基板が介在することに起因して、レーザ素子の出射時に生じる熱が放熱されにくいという不都合がある。このため、蓄積した熱によってレーザ素子の活性層が劣化して、レーザ素子の寿命が短くなるという不都合がある。 However, when a laser element is bonded to the upper surface of the heat sink by the junction-up method, heat generated at the time of emission of the laser element is caused by the presence of a thick sapphire substrate between the active layer of the laser element and the heat sink. There is an inconvenience that it is difficult to dissipate heat. For this reason, there is an inconvenience that the active layer of the laser element is deteriorated by the accumulated heat and the life of the laser element is shortened.
そこで、半導体レーザ素子(レーザ素子)の出射時に生じる熱を放熱しやすくするために、半導体レーザ素子の活性層側(リッジ部側)を放熱基台部(ヒートシンク)に接合するジャンクションダウン方式によって、放熱基台部の上面に半導体レーザ素子を接合することが考えられている。なお、一般的にジャンクションダウン方式では、半導体レーザ素子は、融着層を介して、半導体レーザ素子の活性層側(リッジ部側)に配置されたパッド電極を介して放熱基台部に接合される。 Therefore, in order to easily dissipate the heat generated at the time of emission of the semiconductor laser element (laser element), the junction down method of joining the active layer side (ridge side) of the semiconductor laser element to the heat dissipation base part (heat sink), It is considered that a semiconductor laser element is bonded to the upper surface of the heat dissipation base. In general, in the junction down method, the semiconductor laser element is bonded to the heat radiation base part via the pad electrode disposed on the active layer side (ridge side) of the semiconductor laser element via the fusion layer. The
しかしながら、ジャンクションダウン方式では、ジャンクションアップ方式に比べて半導体レーザ素子のリッジ部が融着層に近い位置に配置されるため、半導体レーザ素子の活性層側(リッジ部側)と放熱基台部とを融着層によって接合する際(融着時)に、融着層を融解させるための熱が半導体レーザ素子のリッジ部に加えられやすい。この場合、リッジ部に形成されたオーミック電極に熱によるダメージが加えられるという不都合が生じる。また、融着時の熱履歴により発生する、融着層の歪みに起因した応力が、融着後の半導体レーザ素子のリッジ部のオーミック電極に加えられるという不都合も生じる。これらの結果、リッジ部(電流通路部)の表面上に形成されるオーミック電極のオーミック性が劣化して、半導体レーザ素子の動作電圧が大きくなるという問題点がある。なお、この問題点は、熱による影響を受けやすい電流通路部およびオーミック電極を有する青紫色半導体レーザ素子において著しい。 However, in the junction down method, the ridge portion of the semiconductor laser element is disposed closer to the fusion layer than in the junction up method, so that the active layer side (ridge portion side) of the semiconductor laser element and the heat dissipation base portion At the time of bonding with a fusion layer (at the time of fusion), heat for melting the fusion layer is easily applied to the ridge portion of the semiconductor laser element. In this case, there arises a disadvantage that damage due to heat is applied to the ohmic electrode formed in the ridge portion. In addition, there arises a disadvantage that the stress caused by the strain of the fusion layer, which is generated due to the thermal history during fusion, is applied to the ohmic electrode of the ridge portion of the semiconductor laser element after fusion. As a result, there is a problem that the ohmic property of the ohmic electrode formed on the surface of the ridge portion (current passage portion) is deteriorated and the operating voltage of the semiconductor laser device is increased. This problem is significant in a blue-violet semiconductor laser device having a current path portion and an ohmic electrode that are easily affected by heat.
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、ジャンクションダウン方式を採用した場合にも、融着時に電流通路部に加えられる熱に起因する半導体レーザ素子の動作電圧の上昇を抑制す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。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and one object of the present invention is due to the heat applied to the current passage portion at the time of fusion even when the junction down method is adopted. An object of the present invention is to provide a semiconductor laser device and an optical device capable of suppressing an increase in operating voltage of a semiconductor laser element.
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、放熱基台部と、放熱基台部に融着層を介して接合され、活性層および電流通路部を含む半導体レーザ素子とを備え、融着層は、電流通路部に対応する領域を除く領域に配置されているとともに、半導体レーザ素子の活性層側の表面は、電流通路部に対応する領域を除く領域に配置された融着層を介して、放熱基台部に接合されている。 In order to achieve the above object, a semiconductor laser device according to a first aspect of the present invention includes a heat dissipation base, and a semiconductor that is joined to the heat dissipation base via a fusion layer and includes an active layer and a current passage. And the fusion layer is disposed in a region excluding the region corresponding to the current passage portion, and the surface on the active layer side of the semiconductor laser element is in a region excluding the region corresponding to the current passage portion. It is joined to the heat dissipating base part via the arranged fusion layer.
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、半導体レーザ素子の活性層側の表面を、電流通路部に対応する領域を除く領域に配置された融着層を介して、放熱基台部に接合することによって、電流通路部に対応する領域には融着層が配置されていないため、電流通路部に対応する領域では、融着時に熱によるダメージと熱に起因する融着層の歪みによる応力とが略発生しない。これにより、ジャンクションダウン方式を採用した場合にも、電流通路部に加えられる熱に起因して電流通路部に形成されたオーミック電極のオーミック性が劣化するのを抑制することができる。この結果、半導体レーザ素子の動作電圧の上昇を抑制することができる。また、本発明は、熱による影響を受けやすい電流通路部およびオーミック電極を有する青紫色半導体レーザ素子をジャンクションダウン方式で組み立てる場合に特に有効である。 In the semiconductor laser device according to the first aspect of the present invention, as described above, the surface on the active layer side of the semiconductor laser element is interposed via the fusion layer disposed in the region excluding the region corresponding to the current path portion. Since the fusion layer is not disposed in the region corresponding to the current passage portion by joining to the heat dissipation base portion, in the region corresponding to the current passage portion, the heat damage and the fusion caused by the heat are caused during fusion. Almost no stress due to distortion of the layer is generated. Thereby, even when the junction down method is adopted, it is possible to suppress the ohmic property of the ohmic electrode formed in the current passage portion from being deteriorated due to the heat applied to the current passage portion. As a result, an increase in operating voltage of the semiconductor laser element can be suppressed. The present invention is particularly effective when assembling a blue-violet semiconductor laser device having a current path portion and an ohmic electrode that are easily affected by heat by a junction-down method.
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、電流通路部に対応する領域において、半導体レーザ素子の活性層側の表面と、放熱基台部の半導体レーザ素子と対向する表面との間に空隙が形成されているとともに、電流通路部に対応する領域を除く領域において、半導体レーザ素子の表面と放熱基台部の表面とが接合されている。このように構成すれば、電流通路部に対応する領域における半導体レーザ素子の活性層側の表面には何も配置されていないので、半導体レーザ素子の電流通路部に熱によるダメージおよび熱に起因する融着層の歪みによる応力が加えられることをより抑制することができる。 In the semiconductor laser device according to the first aspect, preferably, in a region corresponding to the current passage portion, between the surface on the active layer side of the semiconductor laser element and the surface of the heat dissipation base portion facing the semiconductor laser element. A space is formed, and the surface of the semiconductor laser element and the surface of the heat dissipation base are joined in a region excluding the region corresponding to the current path portion. According to this structure, nothing is arranged on the surface on the active layer side of the semiconductor laser element in the region corresponding to the current path portion, so that the current path portion of the semiconductor laser element is caused by heat damage and heat. It can suppress more that the stress by the distortion | strain of a melt | fusion layer is applied.
この場合、好ましくは、放熱基台部は、放熱基台と、放熱基台の半導体レーザ素子と対向する表面上に形成され、半導体レーザ素子に電力を供給するための電極とを含み、電極が電流通路部に対応する領域を除く領域に形成されることによって、電流通路部に対応する領域において、半導体レーザ素子の表面と放熱基台の表面との間に空隙が形成されている。このように構成すれば、少なくとも電極の厚みの分、半導体レーザ素子の表面と放熱基台部の表面との間における半導体レーザ素子の高さ方向の空隙の長さを大きくすることができる。これにより、確実に、半導体レーザ素子の表面と放熱基台部の表面との間に空隙を確保することができる。 In this case, preferably, the heat radiating base portion includes a heat radiating base and an electrode formed on a surface of the heat radiating base facing the semiconductor laser element and supplying power to the semiconductor laser element. By being formed in a region excluding the region corresponding to the current path portion, a gap is formed between the surface of the semiconductor laser element and the surface of the heat dissipation base in the region corresponding to the current path portion. If comprised in this way, the length of the space | gap of the height direction of a semiconductor laser element between the surface of a semiconductor laser element and the surface of a thermal radiation base part can be enlarged by the thickness of an electrode at least. Thereby, a space | gap can be ensured between the surface of a semiconductor laser element and the surface of a thermal radiation base part reliably.
上記電極が電流通路部に対応する領域を除く領域に形成される半導体レーザ装置において、好ましくは、放熱基台は、放熱基台の半導体レーザ素子と対向する表面に設けられた凹部を有し、電極が電流通路部に対応する領域を除く領域に形成されるとともに、凹部が電流通路部に対応する領域に形成されることによって、半導体レーザ素子の表面と放熱基台の凹部の底面との間に空隙が形成されている。このように構成すれば、電極の厚みだけでなく凹部の深さ方向の距離の分、半導体レーザ素子の表面と放熱基台部の凹部の底面との間における半導体レーザ素子の高さ方向の空隙の長さを大きくすることができる。これにより、より確実に、半導体レーザ素子の表面と放熱基台部の表面との間に空隙を確保することができる。 In the semiconductor laser device in which the electrode is formed in a region other than the region corresponding to the current passage portion, preferably, the heat dissipation base has a recess provided on the surface facing the semiconductor laser element of the heat dissipation base, The electrode is formed in a region excluding the region corresponding to the current path portion, and the recess is formed in the region corresponding to the current path portion, so that the space between the surface of the semiconductor laser element and the bottom surface of the recess of the heat dissipation base is formed. Gaps are formed in the. With this configuration, not only the thickness of the electrode but also the distance in the depth direction of the recess, a gap in the height direction of the semiconductor laser element between the surface of the semiconductor laser element and the bottom surface of the recess of the heat dissipation base portion. Can be increased in length. Thereby, a space | gap can be ensured more reliably between the surface of a semiconductor laser element and the surface of a thermal radiation base part.
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、半導体レーザ素子の活性層側の表面と、放熱基台部の半導体レーザ素子と対向する表面との間には、半導体レーザ素子の表面と放熱基台部の表面との接合時に、融解した融着層が電流通路部に対応する領域に流れ込むのを抑制するための壁部が配置されている。このように構成すれば、壁部によって、融着時に融着層が電流通路部に対応する領域に流れ込むことにより半導体レーザ素子の表面に融着層が到達するのを確実に抑制することができる。これにより、半導体レーザ素子の電流通路部に熱によるダメージおよび熱に起因する融着層の歪みによる応力が加えられることを効果的に抑制することができる。 In the semiconductor laser device according to the first aspect, it is preferable that the surface of the semiconductor laser element and the heat dissipation be between the surface on the active layer side of the semiconductor laser element and the surface of the heat dissipation base facing the semiconductor laser element. A wall portion is arranged to prevent the melted fusion layer from flowing into a region corresponding to the current passage portion when joining to the surface of the base portion. If comprised in this way, it can suppress reliably that a fusion | melting layer reaches | attains the surface of a semiconductor laser element by a fusion | melting layer flowing into the area | region corresponding to an electric current path part at the time of a fusion | melting by a wall part. . Thereby, it is possible to effectively suppress the stress caused by the heat damage and the distortion of the fusion layer caused by the heat to the current path portion of the semiconductor laser element.
この発明の第2の局面による光装置は、放熱基台部と、放熱基台部に融着層を介して接合され、活性層および電流通路部を有する半導体レーザ素子とを含み、融着層は、電流通路部に対応する領域を除く領域に配置されているとともに、半導体レーザ素子の活性層側の表面は、電流通路部に対応する領域を除く領域に配置された融着層を介して、放熱基台部に接合されてい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。 An optical device according to a second aspect of the present invention includes a heat dissipation base portion, a semiconductor laser element joined to the heat dissipation base portion via a fusion layer and having an active layer and a current passage portion, and includes a fusion layer. Is disposed in a region excluding the region corresponding to the current path portion, and the surface on the active layer side of the semiconductor laser element is interposed via a fusion layer disposed in the region excluding the region corresponding to the current path portion. A semiconductor laser device joined to the heat radiation base and an optical system for controlling the emitted light of the semiconductor laser device.
この発明の第2の局面による光装置では、上記のように、半導体レーザ素子の活性層側の表面を、電流通路部に対応する領域を除く領域に配置された融着層を介して、放熱基台部に接合することによって、電流通路部に対応する領域には融着層が配置されていないため、電流通路部に対応する領域では、融着時に熱によるダメージと熱に起因する融着層の歪みによる応力とが略発生しない。これにより、半導体レーザ装置においてジャンクションダウン方式を採用した場合にも、電流通路部に加えられる熱に起因して電流通路部に形成されたオーミック電極のオーミック性が劣化するのを抑制することができる。この結果、動作電圧の上昇が抑制された半導体レーザ素子を含む半導体レーザ装置を備えた光装置を得ることができる。 In the optical device according to the second aspect of the present invention, as described above, the surface on the active layer side of the semiconductor laser element is radiated through the fusion layer disposed in the region excluding the region corresponding to the current path portion. Since the fusion layer is not disposed in the region corresponding to the current passage portion by bonding to the base portion, in the region corresponding to the current passage portion, the heat damage at the time of fusion and the fusion caused by the heat are caused. Almost no stress due to layer distortion is generated. Thereby, even when the junction down method is adopted in the semiconductor laser device, it is possible to suppress the ohmic property of the ohmic electrode formed in the current path portion from being deteriorated due to the heat applied to the current path portion. . As a result, it is possible to obtain an optical device including a semiconductor laser device including a semiconductor laser element in which an increase in operating voltage is suppressed.
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.
(第1実施形態)
まず、図1および図2を参照して、本発明の第1実施形態による半導体レーザ装置100の構造について説明する。
(First embodiment)
First, the structure of the
本発明の第1実施形態による半導体レーザ装置100は、図1および図2に示すように、放熱基台部1と、放熱基台部1の上面(Z1側の面、図2参照)側に配置された約405nmの発振波長を有する青紫色半導体レーザ素子2と、放熱基台部1を下方(Z2側、図2参照)から支持するベース部3とを備えている。ベース部3は、放熱基台部1の放熱基台10の下面(Z2側の面)に融着層3aを介して接合されているとともに、図示しない負極端子に接続されている。なお、青紫色半導体レーザ素子2は、本発明の「半導体レーザ素子」の一例である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
青紫色半導体レーザ素子2は、共振器の延びる方向と直交する方向(X方向)に約100μmの幅W1を有しているとともに、Y1側の端部(共振器面)からレーザ光を出射するように構成されている。また、青紫色半導体レーザ素子2では、図2に示すように、n型GaN基板20の下面上(Z2側)に、n型AlGaNからなるn型クラッド層21が形成されている。n型クラッド層21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22が形成されている。活性層22の下面上には、p型AlGaNからなるp型クラッド層23が形成されている。
The blue-violet
また、p型クラッド層23のX方向の略中央には、共振器の延びる方向(Y方向、図1参照)に沿って延びるリッジ部23aが形成されている。このリッジ部23aは、下方(Z2側)に突出する凸形状に形成されている。また、図3に示すように、リッジ部23aに対応する領域Aに位置する活性層22は、レーザ光が出射される発光領域22aになるように構成されている。なお、リッジ部23aに対応する領域Aとは、リッジ部23aおよびリッジ部23aのX1方向およびX2方向の周辺を含み、Z方向に広がる領域のことである。なお、リッジ部23aは、本発明の「電流通路部」の一例である。
A
図2に示すように、p型クラッド層23のリッジ部23aの下面上には、p側オーミック電極24が形成されている。このp側オーミック電極24は、Pt層およびTi層などが積層された構造(図示せず)を有している。また、p型クラッド層23のリッジ部23a以外の下面上と、リッジ部23aの両側面上と、p側オーミック電極24の両側面上とには、SiO2やSiNなどからなる電流ブロック層25が形成されている。また、p側オーミック電極24および電流ブロック層25の下面上には、Auなどからなるp側パッド電極26が形成されている。p側パッド電極26は、X方向に約60μmの幅W2を有するように形成されている。また、p側パッド電極26は、X方向において、青紫色半導体レーザ素子2のX方向の両端部よりも内側に形成されている。
As shown in FIG. 2, a p-
また、図3に示すように、p側パッド電極26の下面26aには、X方向の略中央に、約1μmの長さL1だけ下方(Z2側)に突出する突出部26bが形成されている。この突出部26bは、X方向に約2μmの幅W3を有している。また、突出部26bは領域Aに形成されている。
Further, as shown in FIG. 3, a projecting
また、図2に示すように、n型GaN基板20の上面上の略全面には、Auなどからなるn側電極27が形成されている。
As shown in FIG. 2, an n-
放熱基台部1は、絶縁性を有するAlNからなる放熱基台10と、放熱基台10の上面10a上に形成された電極11とから構成されている。なお、図3に示すように、電極11は、青紫色半導体レーザ素子2の高さ方向(Z方向)に約1μmの厚みt1を有している。
The heat radiating base portion 1 includes a
ここで、第1実施形態では、図1に示すように、電極11は、電極部分11a、11bおよび11cから構成されている。電極部分11aは、共振器の延びる方向(Y方向)の一方側(Y1側)で、かつ、共振器の延びる方向と直交する方向(X方向)の一方側(X1側)に形成されている。また、電極部分11bは、Y1側で、かつ、X方向の他方側(X2側)に形成されている。また、電極部分11cは、青紫色半導体レーザ素子2が配置されていないY方向の他方側(Y2側)で、電極部分11aと電極部分11bとを接続している。
Here, in 1st Embodiment, as shown in FIG. 1, the
また、電極部分11aおよび11bは、Y方向に沿って延びるように形成されているとともに、X方向に約10μmの距離D1だけ互いに離間するように形成されている。これにより、図3に示すように、電極部分11aおよび11bは、リッジ部23aに対応しない領域Bに形成されている一方、リッジ部23aに対応する領域Aには形成されていない。なお、リッジ部23aに対応しない領域Bとは、領域Aを除く領域のことである。
The
また、電極11の上面上には、Au−Sn合金からなる半田層12が形成されている。具体的には、電極部分11aの上面上および電極部分11bの上面上に、それぞれ、半田層12aおよび12bが形成されている。すなわち、半田層12aおよび12bは、領域Bに形成されている一方、領域Aには形成されていない。また、半田層12は、Z方向に約4μmの厚みt2を有している。なお、半田層12aおよび12bは、本発明の「融着層」の一例である。
A
また、放熱基台部1の電極部分11aと青紫色半導体レーザ素子2のp側パッド電極26の下面26aとは、X1側の領域Bにおいて、半田層12aを介して接合されている。また、放熱基台部1の電極部分11bと青紫色半導体レーザ素子2のp側パッド電極26の下面26aとは、X2側の領域Bにおいて、半田層12bを介して接合されている。つまり、活性層22がn型GaN基板20よりも放熱基台部1側(Z2側)に位置した状態(ジャンクションダウン方式)で、青紫色半導体レーザ素子2は、放熱基台部1に接合されている。これにより、活性層22の発光領域22aにおいて発生する熱が放熱基台10を介して放熱されるように構成されている。
In addition, the
また、半田層12aおよび12bは、領域Bにおいて、p側パッド電極26のX方向の両端部よりも外側に形成されている。これにより、領域Bにおいて、半田層12aおよび12bは、p側パッド電極26の略全面に配置されている。これにより、レーザ光の出射時に、活性層22の発光領域22aにおいて発生する熱は、領域Bでp側パッド電極26の略全面に配置された半田層12aおよび12bを介して、放熱基台10に伝えられるように構成されている。
Further, the solder layers 12 a and 12 b are formed outside the both end portions in the X direction of the p-
また、第1実施形態では、図3に示すように、リッジ部23aに対応する領域Aに、p側パッド電極26の突出部26b周辺の下面26aと、放熱基台10の上面10aと、半田層12aおよび12bの側面と、電極部分11aおよび11bの側面とによって、半田層12が配置されない空隙(空間部)5が形成されている。この空隙5によって、p側パッド電極26の下面26aの突出部26bと放熱基台10の上面10aとは、Z方向(青紫色半導体レーザ素子2の高さ方向)に約5μm(t1(約1μm)+t2(約5μm)−L1(約1μm))の距離D2だけ離間するように構成されている。
In the first embodiment, as shown in FIG. 3, in the region A corresponding to the
また、図1および図2に示すように、青紫色半導体レーザ素子2のn側電極27は、ワイヤ4aを介して、ベース部3に接続されている。また、放熱基台部1の電極11は、ワイヤ4bを介して、図示しない正極端子に接続されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the n-
次に、図1〜図4を参照して、第1実施形態による半導体レーザ装置100の製造プロセスについて説明する。
A manufacturing process for the
まず、AlNからなる放熱基台10を準備する。そして、放熱基台10の上面10a上の所定の位置にマスク(図示せず)を形成する。この際、少なくともリッジ部23aに対応する領域Aに対応する放熱基台10の上面10a上(図3参照)にマスクを形成する。そして、真空蒸着法を用いて、マスクをしていない部分に電極11を形成する。これにより、図1に示すように、放熱基台10の上面10a上には、Y1側で、かつ、X1側に形成された電極部分11aと、Y1側で、かつ、X2側に形成された電極部分11bと、Y2側に形成された電極部分11cとが形成される。これにより、放熱基台部1が形成される。
First, a
そして、放熱基台10の上面10a上および電極11の上面上の所定の位置にマスクを形成する。そして、塗布法を用いて、マスクが形成されていない部分にAu−Sn合金からなる半田層12aおよび12bを形成する。これにより、図4に示すように、電極部分11aおよび11bの上面上に、それぞれ、半田層12aおよび12bが形成される。
Then, a mask is formed at predetermined positions on the
また、n型GaN基板20の上面上に、n型クラッド層21、活性層22およびp型クラッド層23を順次成長させる。次に、フォトリソグラフィ技術によりレジストパターンを形成した後、そのレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことにより、p型クラッド層23のX方向の中央近傍の領域以外の領域を除去する。これにより、共振器の延びる方向(Y方向)に延びるリッジ部23aが形成される。その後、プラズマCVDとフォトリソグラフィ技術とによって、p型クラッド層23のリッジ部23a以外の上面上と、リッジ部23aの両側面上とに電流ブロック層25を形成する。
Further, an n-
そして、真空蒸着法やスパッタリング法を用いて、リッジ部23aの上面上に、p側オーミック電極24を形成する。その後、真空蒸着法を用いて、p側オーミック電極24と電流ブロック層25の一部との上面上に、p側パッド電極26を形成する。次に、n型GaN基板20の下面上にn側電極27を形成する。これにより、青紫色半導体レーザ素子2が形成される。
Then, the p-
そして、図4に示すように、青紫色半導体レーザ素子2のp側パッド電極26と放熱基台部1とが対向するように、コレット6を用いて青紫色半導体レーザ素子2のn側電極27側を上方(Z1側)から把持する。この際、X方向において、p側パッド電極26の突出部26bが、半田層12aと半田層12bとの間に位置するとともに、Y方向において、青紫色半導体レーザ素子2のY1側の端部(図1参照)と放熱基台部1のY1側の端部(共振器面、図1参照)とがある程度一致するように位置合わせする。そして、青紫色半導体レーザ素子2のp側パッド電極26と電極部分11aとを、約300℃の熱を加えて融解させた半田層12aを介して接合(融着)するとともに、p側パッド電極26と電極部分11bとを、融解させた半田層12bを介して接合する。これにより、ジャンクションダウン方式により、青紫色半導体レーザ素子2は放熱基台部1に接合される。
Then, as shown in FIG. 4, the n-
この結果、図3に示すように、リッジ部23aに対応する領域Aに、p側パッド電極26の突出部26b周辺の下面26aと、放熱基台10の上面10aと、半田層12aおよび12bの側面と、電極部分11aおよび11bの側面とによって空隙5が形成される。したがって、領域Aに空隙5が形成されていない場合と比べて、リッジ部23a周辺に接合の際の熱が加えられるのが抑制される。
As a result, as shown in FIG. 3, in the region A corresponding to the
その後、図1および図2に示すように、融着層3aによって、ベース部3に放熱基台部1を接合する。そして、ワイヤ4aによって、青紫色半導体レーザ素子2のn側電極27とベース部3とを接続する。また、ワイヤ4bによって、放熱基台部1の電極11と図示しないリード端子(正極側)とを接続する。このようにして、半導体レーザ装置100が製造される。
Thereafter, as shown in FIGS. 1 and 2, the heat radiating base portion 1 is joined to the
第1実施形態では、上記のように、青紫色半導体レーザ素子2のp側パッド電極26の下面26aを、リッジ部23aに対応しない領域Bに形成された半田層12aおよび12bを介して、放熱基台部1の電極部分11aおよび11bに接合することによって、リッジ部23aに対応する領域Aには半田層12が配置されていないため、領域Aでは、融着時に熱によるダメージと熱に起因する半田層12の歪みによる応力とが略発生しない。また、領域Aには半田層12が配置されていないので、領域Aにおける、半導体レーザ装置100を長期間使用した場合に発生する、半田層12の成分(AuおよびSn)がp側オーミック電極24とp側パッド電極26との間を伝って広がる現象(マイグレーション)の発生を抑制することができる。さらに、融着時に、p側オーミック電極24を形成する元素(TiおよびPtなど)と、半田層12のAu−Sn合金のSnとが熱により反応して合金化するのを抑制することができる。この結果、青紫色半導体レーザ素子2をジャンクションダウン方式で放熱基台部1に接合した場合にも、リッジ部23aに形成されたp側オーミック電極24のオーミック性が劣化するのを抑制することができるので、青紫色半導体レーザ素子2の動作電圧の上昇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、領域Aに形成された空隙5によって、p側パッド電極26の下面26aの突出部26bと放熱基台10の上面10aとが、Z方向に約5μm離間するように構成するとともに、青紫色半導体レーザ素子2のp側パッド電極26の下面26aを、リッジ部23aに対応しない領域Bに形成された半田層12aおよび12bを介して、放熱基台部1の電極部分11aおよび11bに接合するように構成すれば、領域Aにおける青紫色半導体レーザ素子2のp側パッド電極26の下面26aには何も配置されていないので、領域Aにおいて、青紫色半導体レーザ素子2に熱によるダメージおよび熱に起因する半田層12の歪みによる応力が加えられることをより抑制することができる。また、空隙5により、領域Aでp側パッド電極26の下面26aの突出部26bと放熱基台10の上面10aとが直接接触することを抑制することができる。
Further, in the first embodiment, the protruding
また、第1実施形態では、領域Aに空隙5を形成すれば、融着時に、青紫色半導体レーザ素子2のY1側の端部(共振器面)が放熱基台部1のY1側の端部(図1参照)よりも多少Y2側にずれた状態で接合された場合であっても、青紫色半導体レーザ素子2のY1側の端部(共振器面)からのレーザ光の出射が放熱基台部1によって妨げられるのを抑制することができる。
In the first embodiment, if the
また、第1実施形態では、電極部分11aおよび11bを、領域Bに形成する一方、領域Aに形成しないことによって、領域Aにおいて、p側パッド電極26の下面26aの突出部26bと放熱基台10の上面10aとが、空隙5によって、Z方向に約5μm離間するように構成すれば、少なくとも電極11の厚みt1(約1μm)の分、p側パッド電極26の下面26aの突出部26bと放熱基台10の上面10aとの間におけるZ方向の空隙5の距離D2を大きくすることができる。これにより、確実に、p側パッド電極26の下面26aの突出部26bと放熱基台10の上面10aとの間に空隙5を確保することができる。
In the first embodiment, the
(第2実施形態)
次に、図5および図6を参照して、第2実施形態について説明する。この第2実施形態による半導体レーザ装置200では、上記第1実施形態に加えて、青紫色半導体レーザ素子202に壁部207aおよび207bを設けている。また、図中において、上記第1実施形態と同様の構成には同じ符号を付している。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 6. In the
まず、図5および図6を参照して、本発明の第2実施形態による半導体レーザ装置200の構造について説明する。
First, the structure of the
第2実施形態による半導体レーザ装置200の青紫色半導体レーザ素子202では、図5に示すように、p型クラッド層23のリッジ部23a以外の下面上と、リッジ部23aの両側面上と、p側オーミック電極24の両側面上とには、電流ブロック層225が形成されている。なお、青紫色半導体レーザ素子202は、本発明の「半導体レーザ素子」の一例である。
In the blue-violet
ここで、第2実施形態では、図6に示すように、電流ブロック層225は、共振器の延びる方向と直交する方向(X方向)にリッジ部23aを挟み込むように形成された、一対の凸部225aおよび225bを有している。この凸部225aは、リッジ部23aのX1側で、リッジ部23aよりも下方(Z2側)に突出するように形成されているとともに、凸部225bは、リッジ部23aのX2側で、リッジ部23aよりも下方(Z2側)に突出するように形成されている。また、凸部225aおよび225bは、共に、共振器の延びる方向(Y方向)に延びるように形成されている。
Here, in the second embodiment, as shown in FIG. 6, the
また、p側オーミック電極24と電流ブロック層225との下面上には、凸部225aおよび225bを一様に覆うようにp側パッド電極226が形成されている。この結果、青紫色半導体レーザ素子202には、p側パッド電極226に覆われた凸部225aからなる壁部207aと、p側パッド電極226に覆われた凸部225bからなる壁部207bとが形成されている。この壁部207aおよび207bは、Z方向において、壁部207aおよび207bが形成されている部分を除くp側パッド電極226の下面26aと、放熱基台10の上面10aとの間に配置されている。
A p-
また、壁部207aおよび207bは、それぞれ、リッジ部23aに対応する領域AのX1側およびX2側の端部に形成されている。これにより、領域AのX1側の端部に、壁部207aのX1側の側面が位置するとともに、領域AのX2側の端部に、壁部207bのX2側の側面が位置するように構成されている。また、壁部207aおよび207bは、共にp側パッド電極26の突出部26bよりも下方(Z2側)に突出するように形成されている。
The
また、半田層12aは、壁部207aのX1側の側面に接するようにリッジ部23aに対応しない領域Bに形成されているとともに、半田層12bは、壁部207bのX2側の側面に接するように領域Bに形成されている。また、壁部207aおよび207bは、半田層12aおよび12bが領域Aに流れ込むのを抑制する機能を有する。
The
また、第2実施形態では、図6に示すように、領域Aに、p側パッド電極226の突出部26b周辺の下面26aと、放熱基台10の上面10aと、壁部207aのX2側の側面およびZ2側の底面と、壁部207bのX1側の側面およびZ2側の底面と、半田層12aおよび12bの側面の一部と、電極部分11aおよび11bの側面とによって、半田層12が配置されない空隙(空間部)205が形成されている。なお、第2実施形態による半導体レーザ装置200のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。
Moreover, in 2nd Embodiment, as shown in FIG. 6, in the area | region A, the
次に、図5を参照して、第2実施形態による半導体レーザ装置200の製造プロセスについて説明する。
Next, with reference to FIG. 5, the manufacturing process of the
n型GaN基板20の上面上に、n型クラッド層21、活性層22およびリッジ部23aを設けたp型クラッド層23を順次形成する。その後、p型クラッド層23のリッジ部23a以外の上面上と、リッジ部23aの両側面上とに電流ブロック層225を形成する。この際、リッジ部23aのX1側およびX2側の所定の位置以外の領域をエッチングすることにより、リッジ部23aのX1側およびX2側に、それぞれ、リッジ部23aの上面よりも上方に突出する凸部225aおよび225bを形成する。
On the upper surface of the n-
そして、p側オーミック電極24を形成した後、真空蒸着法を用いて、p側オーミック電極24と電流ブロック層225との上面上に、凸部225aおよび225bを一様に覆うようにp側パッド電極226を形成する。これにより、図5に示すように、青紫色半導体レーザ素子202に壁部207aおよび207bが形成される。なお、第2実施形態による半導体レーザ装置200のその他の製造プロセスは、上記第1実施形態と同様である。
Then, after the p-
第2実施形態では、上記のように、青紫色半導体レーザ素子202のp側パッド電極226の下面26aを、リッジ部23aに対応しない領域Bに形成された半田層12aおよび12bを介して、放熱基台部1の電極部分11aおよび11bに接合することによって、リッジ部23aに形成されたp側オーミック電極24のオーミック性が劣化するのを抑制することができるので、青紫色半導体レーザ素子202の動作電圧の上昇を抑制することができる。
In the second embodiment, as described above, the
また、第2実施形態では、半田層12aおよび12bが領域Aに流れ込むのを抑制する機能を有する壁部207aおよび207bを、Z方向において、壁部207aおよび207bが形成されている部分を除くp側パッド電極226の下面26aと、放熱基台10の上面10aとの間に配置すれば、壁部207aおよび207bによって、融着時に半田層12が領域Aに流れ込むことによりp側パッド電極226の下面26aに到達するのを確実に抑制することができる。これにより、青紫色半導体レーザ素子202のリッジ部23aに熱によるダメージおよび熱に起因する半田層12の歪みによる応力が加えられることを効果的に抑制することができる。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。
In the second embodiment, the
(第3実施形態)
次に、図7〜図9を参照して、第3実施形態について説明する。この第3実施形態による半導体レーザ装置300では、上記第1実施形態に加えて、放熱基台部301の放熱基台310に壁部307aおよび307bと、凹部310bとを設けている。また、図中において、上記第1実施形態と同様の構成には同じ符号を付している。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS. In the
まず、図7および図8を参照して、本発明の第3実施形態による半導体レーザ装置300の構造について説明する。
First, the structure of the
第3実施形態による半導体レーザ装置300における放熱基台部301の放熱基台310の上面310aには、図7に示すように、壁部307aおよび307bと凹部310bとが形成されている。
As shown in FIG. 7,
この壁部307aおよび307bは、それぞれ、リッジ部23aのX1側およびX2側で、上方(Z1側)に突出するとともに、共振器の延びる方向(Y方向)に延びるように形成されている。また、壁部307aおよび307bは、それぞれ、リッジ部23aに対応する領域AのX1側およびX2側の端部に形成されている。これにより、領域AのX1側の端部に、壁部307aのX1側の側面が位置するとともに、領域AのX2側の端部に、壁部307bのX2側の側面が位置するように構成されている。
The
また、電極部分11aおよび半田層12aは、共に壁部307aのX1側の側面に接するようにリッジ部23aに対応しない領域Bに形成されている。また、電極部分11bおよび半田層12bは、共に壁部307bのX2側の側面に接するように領域Bに形成されている。また、壁部307aおよび307bは、領域Bに配置された半田層12aおよび12bが領域Aに流れ込むのを抑制する機能を有する。
The
また、領域A内で、かつ、壁部307aと壁部307bとに挟まれる領域には、凹部310bが形成されている。この凹部310bの底面は、領域Bにおける放熱基台310の上面310aよりも長さL2だけ下方(Z2側)に位置するように構成されている。また、凹部310bには、電極11および半田層12は配置されていない。
A
また、第3実施形態では、図7に示すように、領域Aに、p側パッド電極26の突出部26b周辺の下面26aと、放熱基台310における凹部310bの底面と、壁部307aおよび307bの側面と、半田層12aおよび12bの側面の一部とによって、半田層12が配置されない空隙(空間部)305が形成されている。この空隙305によって、p側パッド電極26の下面26aの突出部26bと放熱基台310の凹部310bの底面とは、Z方向に(t1+t2+L2−L1)の距離D3だけ離間するように構成されている。なお、第3実施形態による半導体レーザ装置300のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。
Moreover, in 3rd Embodiment, as shown in FIG. 7, in the area | region A, the
次に、図9を参照して、第3実施形態による半導体レーザ装置300の製造プロセスについて説明する。
Next, with reference to FIG. 9, a manufacturing process of the
まず、放熱基台310の上面310a上の所定の位置に、フォトリソグラフィ技術を用いてマスク(図示せず)を形成する。この際、少なくとも壁部307aおよび307bに対応する領域にマスクを形成する。その後、マスクが形成されていない部分をエッチングすることによって、図9に示すように、マスクが形成された部分に上方(Z1側)に突出する壁部307aおよび307bを形成する。そして、壁部307aおよび307bに挟まれた領域をさらにエッチングすることによって、壁部307aおよび307bの間に凹部310bを形成する。
First, a mask (not shown) is formed at a predetermined position on the
そして、少なくとも壁部307aおよび307bと放熱基台310の凹部310bとの上面上にマスクを形成する。そして、真空蒸着法および塗布法を用いて、電極部分11aおよび11bと、半田層12aおよび12bとを形成する。なお、第3実施形態による半導体レーザ装置300のその他の製造プロセスは、上記第1実施形態と同様である。
Then, a mask is formed on at least the upper surfaces of the
第3実施形態では、上記のように、青紫色半導体レーザ素子2のp側パッド電極26の下面26aを、リッジ部23aに対応しない領域Bに形成された半田層12aおよび12bを介して、放熱基台部1の電極部分11aおよび11bに接合することによって、リッジ部23aに形成されたp側オーミック電極24のオーミック性が劣化するのを抑制することができるので、青紫色半導体レーザ素子2の動作電圧の上昇を抑制することができる。
In the third embodiment, as described above, the
また、第3実施形態では、半田層12aおよび12bが領域Aに流れ込むのを抑制する機能を有する壁部307aおよび307bを、Z方向において、p側パッド電極26の下面26aと、放熱基台310の上面310aとの間に配置すれば、壁部307aおよび307bによって、融着時に半田層12が領域Aに流れ込むことによりp側パッド電極26の下面26aに到達するのを確実に抑制することができる。これにより、青紫色半導体レーザ素子2のリッジ部23aに熱によるダメージおよび熱に起因する半田層12の歪みによる応力が加えられることを効果的に抑制することができる。
Further, in the third embodiment, the
また、第3実施形態では、電極部分11aおよび11bと半田層12aおよび12bとを、共に領域Bに形成するとともに、領域Aで、かつ、壁部307aおよび壁部307bとに挟まれる領域に、凹部310bを形成すれば、電極11の厚みt1だけでなく凹部310bのZ方向の距離L2の分、青紫色半導体レーザ素子2のp側パッド電極26の下面26aと放熱基台部301の凹部310bの底面との間におけるZ方向の空隙305の長さ(距離D3)を大きくすることができる。これにより、より確実に、p側パッド電極26の下面26aと放熱基台部301の凹部310bの底面との間に空隙305を確保することができる。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。
In the third embodiment, the
(第4実施形態)
次に、図10〜図12を参照して、第4実施形態について説明する。この第4実施形態による半導体レーザ装置400では、上記第1実施形態と異なり、放熱基台部401の放熱基台10の上面10a上に形成された電極411が、Y2側だけでなくY1側においてもX方向に接続されている。また、図中において、上記第1実施形態と同様の構成には同じ符号を付している。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIGS. In the
まず、図10〜図12を参照して、本発明の第4実施形態による半導体レーザ装置400の構造について説明する。
First, the structure of the
第4実施形態による半導体レーザ装置400における放熱基台部401の放熱基台10の上面10aには、図10〜図12に示すように、電極411が形成されている。この電極411は、図10に示すように、Y2側だけでなくY1側においてもX方向に接続されている。つまり、図12に示すように、電極411は、リッジ部23aに対応しない領域Bだけでなくリッジ部23aに対応する領域Aにも形成されている。一方、半田層12aおよび12bは、領域Bに形成されている一方、領域Aには形成されていない。
As shown in FIGS. 10 to 12, an
また、第4実施形態では、領域Aに、p側パッド電極26の突出部26b周辺の下面26aと、電極411の上面と、半田層12aおよび12bの側面とによって、半田層12が配置されない空隙(空間部)405が形成されている。この空隙405によって、p側パッド電極26の下面26aの突出部26bと放熱基台10の電極411とは、Z方向に(t2−L1)の距離D4だけ離間するように構成されている。なお、第4実施形態による半導体レーザ装置400のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。
Further, in the fourth embodiment, in the region A, the gap in which the
次に、図10〜図12を参照して、第4実施形態による半導体レーザ装置400の製造プロセスについて説明する。
A manufacturing process for the
まず、放熱基台10の上面10a上の所定の位置にマスクを形成する。そして、図10に示すように、真空蒸着法を用いて電極411を形成する。この際、リッジ部23aに対応しない領域B(図12参照)だけでなくリッジ部23aに対応する領域A(図12参照)にも電極411を一様に形成する。これにより、放熱基台部401が形成される。
First, a mask is formed at a predetermined position on the
そして、放熱基台10の上面10a上および電極411の所定の位置にマスクを形成する。この際、少なくとも領域Aに対応する電極411上にマスクを形成する。そして、塗布法を用いて、図11に示すように、マスクが形成されていない部分に半田層12aおよび12bを形成する。なお、第4実施形態による半導体レーザ装置400のその他の製造プロセスは、上記第1実施形態と同様である。
Then, a mask is formed on the
第4実施形態では、上記のように、青紫色半導体レーザ素子2のp側パッド電極26の下面26aを、リッジ部23aに対応しない領域Bに形成された半田層12aおよび12bを介して、放熱基台部401の電極411に接合することによって、リッジ部23aに形成されたp側オーミック電極24のオーミック性が劣化するのを抑制することができるので、青紫色半導体レーザ素子2の動作電圧の上昇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。
In the fourth embodiment, as described above, the
(第5実施形態)
次に、図13を参照して、第5実施形態について説明する。この第5実施形態による3波長半導体レーザ装置500では、上記第1実施形態の青紫色半導体レーザ素子2に加えて、赤色半導体レーザ素子530および赤外半導体レーザ素子540を設けている。また、図中において、上記第1実施形態と同様の構成には同じ符号を付している。なお、3波長半導体レーザ装置500は、本発明の「半導体レーザ装置」の一例である。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment will be described with reference to FIG. In the three-wavelength
まず、図13を参照して、本発明の第5実施形態による3波長半導体レーザ装置500の構造について説明する。
First, the structure of a three-wavelength
第5実施形態による3波長半導体レーザ装置500の放熱基台10のX1側には、図13に示すように、青紫色半導体レーザ素子2が接合されている。また、放熱基台10のX2側には、2波長半導体レーザ素子508が接合されている、この2波長半導体レーザ素子508は、X1側に形成された約650nmの発振波長を有する赤色半導体レーザ素子530と、X2側に形成された約780nmの発振波長を有する赤外半導体レーザ素子540とから構成されている。また、赤色半導体レーザ素子530と赤外半導体レーザ素子540とは、同一のn型GaAs基板508a上に形成されている。
As shown in FIG. 13, a blue-violet
また、赤色半導体レーザ素子530では、n型GaAs基板508aのX1側の下面上に、AlGaInPからなるn型クラッド層531が形成されている。n型クラッド層531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532が形成されている。活性層532の下面上には、AlGaInPからなるp型クラッド層533が形成されている。赤色半導体レーザ素子530のX方向の略中央におけるp型クラッド層533には、リッジ部(凸部)533aが形成されている。p型クラッド層533のリッジ部533a以外の下面上と、リッジ部533aの両側面上とには、電流ブロック層534が形成されている。リッジ部533aの下面上および電流ブロック層534の下面上には、p側パッド電極535が形成されている。
In the red
また、赤外半導体レーザ素子540では、n型GaAs基板508aのX2側の下面上に、AlGaAsからなるn型クラッド層541が形成されている。n型クラッド層541の下面上には、Al組成の低いAlGaAsからなる量子井戸層(図示せず)とAl組成の高いAlGaAs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542が形成されている。活性層542の下面上には、AlGaAsからなるp型クラッド層543が形成されている。赤外半導体レーザ素子540のX方向の略中央におけるp型クラッド層543には、リッジ部(凸部)543aが形成されている。p型クラッド層543のリッジ部543a以外の下面上と、リッジ部543aの両側面上とには、電流ブロック層544が形成されている。リッジ部543aの下面上および電流ブロック層544の下面上には、p側パッド電極545が形成されている。
In the infrared
また、電流ブロック層534および544は、互いに接続されている。また、n型GaAs基板508aの上面上の略全領域には、n側電極508bが形成されている。
The current blocking layers 534 and 544 are connected to each other. An n-
また、放熱基台部501の放熱基台10の上面10a上には、電極11、513および514が形成されている。また、電極11は、放熱基台10のX1側の上面10a上に形成されている。また、電極513は、電極11のX2側で、かつ、電極514のX1側の上面10a上に形成されているとともに、電極514は、放熱基台10のX2側の上面10a上に形成されている。また、電極513および514の上面上には、それぞれ、半田層515および516が形成されている。この半田層515を介して、電極513と赤色半導体レーザ素子530のp側パッド電極535とが接合されているとともに、半田層516を介して、電極514と赤外半導体レーザ素子540のp側パッド電極545とが接合されている。つまり、ジャンクションダウン方式によって、赤色半導体レーザ素子530および赤外半導体レーザ素子540は、放熱基台部501に接合されている。
Further,
電極11は、電極部分11a、11bおよび11cから構成されている。また、電極513および514と半田層515および516とは、それぞれ、少なくともp側パッド電極535および545に対応する部分に形成されている。つまり、電極513および514と半田層515および516とは、それぞれ、赤色半導体レーザ素子530のリッジ部533aおよび赤外半導体レーザ素子540のリッジ部543aに対応する領域と対応しない領域との両方に形成されている。
The
また、2波長半導体レーザ素子508のn側電極508bは、ワイヤ4cを介して、ベース部3に接続されている。また、放熱基台部501の電極513および514は、それぞれ、ワイヤ4dおよび4eを介して、図示しない正極端子に接続されている。なお、第5実施形態による3波長半導体レーザ装置500のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。
Further, the n-
次に、図13を参照して、第5実施形態による3波長半導体レーザ装置500の製造プロセスについて説明する。
A manufacturing process for the three-wavelength
まず、放熱基台10の上面10a上の所定の位置にマスクを形成する。この際、青紫色半導体レーザ素子2のリッジ部23aに対応する領域Aに対応する放熱基台10の上面10a上に少なくともマスクを形成する。そして、真空蒸着法を用いて、電極部分11aおよび11bを含む電極11と、電極513および514とを形成する。これにより、放熱基台部501が形成される。
First, a mask is formed at a predetermined position on the
そして、電極部分11aおよび11bの上面上に、それぞれ、半田層12aおよび12bを形成するとともに、電極513および514の上面上に、それぞれ、半田層515および516を形成する。
Then, solder layers 12a and 12b are formed on the upper surfaces of the
また、青紫色半導体レーザ素子2および2波長半導体レーザ素子508を所定の製造プロセスにより形成する。そして、青紫色半導体レーザ素子2のp側パッド電極26と放熱基台部501の電極部分11aとを、半田層12aを介して接合するとともに、p側パッド電極26と放熱基台部501の電極部分11bとを、半田層12bを介して接合する。また、赤色半導体レーザ素子530のp側パッド電極535と放熱基台部501の電極513とを、半田層515を介して接合するとともに、赤外半導体レーザ素子540のp側パッド電極545と放熱基台部501の電極514とを、半田層516を介して接合する。
The blue-violet
その後、ワイヤ4aによって、青紫色半導体レーザ素子2のn側電極27とベース部3とを接続する。また、ワイヤ4bによって、放熱基台部501の電極11と図示しないリード端子(正極側)とを接続する。また、ワイヤ4cによって、2波長半導体レーザ素子508のn側電極508bとベース部3とを接続する。また、ワイヤ4dおよび4eによって、それぞれ、放熱基台部501の電極513および514と図示しないリード端子(正極側)とを接続する。このようにして、図13に示す3波長半導体レーザ装置500が製造される。なお、第5実施形態による3波長半導体レーザ装置500のその他の製造プロセスは、上記第1実施形態と同様である。
Thereafter, the n-
第5実施形態では、上記のように、青紫色半導体レーザ素子2のp側パッド電極26の下面26aを、リッジ部23aに対応しない領域Bに形成された半田層12aおよび12bを介して、放熱基台部501の電極部分11aおよび11bに接合することによって、リッジ部23aに形成されたp側オーミック電極24のオーミック性が劣化するのを抑制することができるので、動作電圧の上昇が抑制された青紫色半導体レーザ素子2を備えた3波長半導体レーザ装置500を得ることができる。
In the fifth embodiment, as described above, the
また、第5実施形態では、赤色半導体レーザ素子530および赤外半導体レーザ素子540を、リッジ部533aおよび543aに対応する領域と対応しない領域との両方に形成された半田層515および516を介して、放熱基台部501に接合するように構成すれば、比較的耐熱性が高く、融着時の熱や応力によってもオーミック性が劣化しにくい赤色半導体レーザ素子530および赤外半導体レーザ素子540に対しては、半田層12aおよび12bよりもより広い範囲に形成された半田層515および516を介して放熱基台部501に接合することによって、レーザ光の出射時に生じる熱を放熱基台部501により伝えることができる。なお、第5実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。
Further, in the fifth embodiment, the red
(第6実施形態)
次に、図13および図14を参照して、本発明の第6実施形態による光ピックアップ装置600について説明する。なお、光ピックアップ装置600は、本発明の「光装置」の一例である。
(Sixth embodiment)
Next, an
本発明の第6実施形態による光ピックアップ装置600は、図14に示すように、上記第5実施形態による3波長半導体レーザ装置500(図13参照)と、3波長半導体レーザ装置500から出射されたレーザ光を調整する光学系650と、レーザ光を受光する光検出部660とを備えている。
As shown in FIG. 14, the
また、光学系650は、偏光ビームスプリッタ(PBS)651、コリメータレンズ652、ビームエキスパンダ653、λ/4板654、対物レンズ655、シリンドリカルレンズ656および光軸補正素子657を有している。
The
また、PBS651は、3波長半導体レーザ装置500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670から帰還するレーザ光を全反射する。コリメータレンズ652は、PBS651を透過した3波長半導体レーザ装置500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653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、3波長半導体レーザ装置500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。
The
また、λ/4板654は、コリメータレンズ652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654は光ディスク670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、3波長半導体レーザ装置500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670から帰還するレーザ光は、PBS651によって略全反射される。対物レンズ655は、λ/4板654を透過したレーザ光を光ディスク670の表面(記録層)上に収束させる。なお、対物レンズ655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。
The λ / 4
また、PBS651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656、光軸補正素子657および光検出部660が配置されている。シリンドリカルレンズ656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657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656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660の検出領域上で一致するように配置されている。
Further, a
また、光検出部660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、3波長半導体レーザ装置500を備えた光ピックアップ装置600が構成される。
Further, the
この光ピックアップ装置600では、3波長半導体レーザ装置500は、青紫色半導体レーザ素子2、赤色半導体レーザ素子530および赤外半導体レーザ素子540(図13参照)から、それぞれ、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、3波長半導体レーザ装置500から出射されたレーザ光は、上記のように、PBS651、コリメータレンズ652、ビームエキスパンダ653、λ/4板654、対物レンズ655、シリンドリカルレンズ656および光軸補正素子657により調節された後、光検出部660の検出領域上に照射される。
In the
ここで、光ディスク670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2、赤色半導体レーザ素子530および赤外半導体レーザ素子540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670の記録層にレーザ光を照射するとともに、光検出部660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670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2および赤色半導体レーザ素子530(赤外半導体レーザ素子540)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670にレーザ光を照射する。これにより、光ディスク670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、3波長半導体レーザ装置500を備えた光ピックアップ装置600を用いて、光ディスク670への記録および再生を行うことができる。
Here, when reproducing the information recorded on the
第6実施形態では、上記のように、光ピックアップ装置600が上記第5実施形態における3波長半導体レーザ装置500を備えることによって、動作電圧の上昇が抑制された青紫色半導体レーザ素子2を含む3波長半導体レーザ装置500を備えた光ピックアップ装置600を得ることができる。
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、上記第1実施形態では、青紫色半導体レーザ素子2にリッジ部23aを形成することによって、p側パッド電極26の下面26aに下方に突出する突出部26b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、図15に示す第1実施形態の変形例である半導体レーザ装置700のように、青紫色半導体レーザ素子702に平坦なp型クラッド層723を形成するとともに、共振器の延びる方向(Y方向)に沿って延びる開口部725cを有する電流ブロック層725を形成してもよい。また、開口部725cにはp側オーミック電極724が配置されており、開口部725cに対応するn型クラッド層21、活性層22およびp型クラッド層723の領域は、電流通路部702aになるように構成されている。なお、青紫色半導体レーザ素子702は、本発明の「半導体レーザ素子」である。
For example, in the first embodiment, the
また、上記第1〜第4実施形態では、青紫色半導体レーザ素子2(202)のp側パッド電極26と、放熱基台部1(301、401)との間に空隙5(205、305、405)を設けた例を示すとともに、上記第5実施形態では、青紫色半導体レーザ素子2のp側パッド電極26と、放熱基台部501との間に空隙5を設ける一方、赤色半導体レーザ素子530のp側パッド電極535および赤外半導体レーザ素子540のp側パッド電極545と、放熱基台部501との間に空隙を設けない例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明は、半導体レーザ素子のp側パッド電極側と放熱基台部とを接合する、ジャンクションダウン方式であれば、青紫色半導体レーザ素子と放熱基台部とを接合する場合に限られない。たとえば、赤色半導体レーザ素子や赤外半導体レーザ素子、緑色半導体レーザ素子などと放熱基台部とジャンクションダウン方式で接合する場合に、各々のp側パッド電極と放熱基台部との間に空隙を設けてもよい。
In the first to fourth embodiments, the gap 5 (205, 305,...) Is provided between the p-
また、上記第3実施形態では、放熱基台部301の放熱基台310に壁部307aおよび307bと、凹部310bとを設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、放熱基台に壁部を設けずに凹部のみを設けてもよい。この際、放熱基台の上面上に電極および半田層を設けた後に、凹部に対応する領域にマスクを形成した状態でエッチングすることにより、凹部に対応する領域の半田層、電極および放熱基台の一部を同一の工程で除去してもよい。これにより、より容易に、放熱基台の上面に凹部を設けることが可能である。
Moreover, in the said 3rd Embodiment, although the
また、上記第1〜第5実施形態では、半田層12aおよび12bを、リッジ部23aに対応しない領域Bに形成する一方、リッジ部23aに対応する領域Aに形成しない例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、半田層は、少なくともリッジ部に対応する領域A内で、青紫色半導体レーザ素子のp側パッド電極の下面上に配置されていなければよい。つまり、領域A内で半田層が放熱基台部の上面上を覆うように配置されている場合(領域Aに半田層が流れ込んだ場合)であっても、領域A内で、青紫色半導体レーザ素子のp側パッド電極と半田層とが接触していなければよい。
In the first to fifth embodiments, the solder layers 12a and 12b are formed in the region B not corresponding to the
また、上記第5実施形態では、3波長半導体レーザ装置500が、青紫色半導体レーザ素子2と、赤色半導体レーザ素子530および赤外半導体レーザ素子540から構成された2波長半導体レーザ素子508とを含む例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、3波長半導体レーザ装置を、赤色半導体レーザ素子と、緑色半導体レーザ素子と、青色半導体レーザ素子とからなるように構成してもよい。これにより、RGBの3原色を有する3波長半導体レーザ装置を形成することが可能である。
In the fifth embodiment, the three-wavelength
1、301、401、501 放熱基台部
2、202、702 青紫色半導体レーザ素子(半導体レーザ素子)
5、205、305、405 空隙
10、310 放熱基台
11 電極
12a、12b 半田層(融着層)
22 活性層
23a リッジ部(電流通路部)
100、200、300、400、700 半導体レーザ装置
207a、207b、307a、307b 壁部
310b 凹部
500 3波長半導体レーザ装置(半導体レーザ装置)
600 光ピックアップ装置(光装置)
702a 電流通路部
1, 301, 401, 501
5, 205, 305, 405
22
100, 200, 300, 400, 700
600 Optical pickup device (optical device)
702a Current passage part
Claims (6)
前記放熱基台部に融着層を介して接合され、活性層および電流通路部を含む半導体レーザ素子とを備え、
前記融着層は、前記電流通路部に対応する領域を除く領域に配置されているとともに、前記半導体レーザ素子の前記活性層側の表面は、前記電流通路部に対応する領域を除く領域に配置された前記融着層を介して、前記放熱基台部に接合されている、半導体レーザ装置。 A heat dissipating base,
A semiconductor laser element that is joined to the heat dissipation base portion via a fusion layer and includes an active layer and a current path portion;
The fusion layer is disposed in a region excluding the region corresponding to the current path portion, and the surface on the active layer side of the semiconductor laser element is disposed in a region excluding the region corresponding to the current path portion. A semiconductor laser device bonded to the heat dissipation base through the fused layer.
前記電極が前記電流通路部に対応する領域を除く領域に形成されることによって、前記電流通路部に対応する領域において、前記半導体レーザ素子の表面と前記放熱基台の表面との間に前記空隙が形成されている、請求項2に記載の半導体レーザ装置。 The heat radiating base part includes a heat radiating base and an electrode formed on a surface of the heat radiating base facing the semiconductor laser element, and for supplying power to the semiconductor laser element,
The electrode is formed in a region excluding the region corresponding to the current passage portion, so that the gap is provided between the surface of the semiconductor laser element and the surface of the heat dissipation base in the region corresponding to the current passage portion. The semiconductor laser device according to claim 2, wherein:
前記電極が前記電流通路部に対応する領域を除く領域に形成されるとともに、前記凹部が前記電流通路部に対応する領域に形成されることによって、前記半導体レーザ素子の表面と前記放熱基台の凹部の底面との間に前記空隙が形成されている、請求項3に記載の半導体レーザ装置。 The heat dissipating base has a recess provided on the surface of the heat dissipating base facing the semiconductor laser element;
The electrode is formed in a region excluding the region corresponding to the current passage portion, and the recess is formed in a region corresponding to the current passage portion, whereby the surface of the semiconductor laser element and the heat dissipation base The semiconductor laser device according to claim 3, wherein the gap is formed between the bottom surface of the recess.
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。 A heat dissipation base portion and a semiconductor laser element having an active layer and a current path portion joined to the heat dissipation base portion via a fusion layer, wherein the fusion layer is a region corresponding to the current path portion And the surface on the active layer side of the semiconductor laser element is disposed on the heat dissipation base via the fusion layer disposed on the region excluding the region corresponding to the current path portion. A semiconductor laser device bonded to the portion;
An optical device comprising: an optical system that controls emitted light of the semiconductor laser device.
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CN105891694B (en) * | 2016-05-04 | 2018-12-28 | 中国工程物理研究院电子工程研究所 | The laser analog radiation dose rate effect test method of silicon-based semiconductor transistor |
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