JP2017084899A - Surface emitting laser array and method of manufacturing surface emitting laser array - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、面発光レーザアレイ及び面発光レーザアレイの製造方法に関する。 The present invention relates to a surface emitting laser array and a method for manufacturing the surface emitting laser array.
従来、高出力レーザ用の光源として、複数の面発光レーザ素子(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting LASER)を二次元的に配置した面発光レーザアレイが知られている。面発光レーザアレイは、GaAs等の基板と、基板の上に形成された下部半導体DBR(Distributed Bragg Reflector)と、下部半導体DBRの上に形成された活性層と、活性層の上に形成された上部半導体DBRとを含む。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a light source for a high-power laser, a surface-emitting laser array in which a plurality of surface-emitting laser elements (VCSEL: Vertical Cavity Surface Emitting LASER) are two-dimensionally arranged is known. The surface emitting laser array is formed on a substrate such as GaAs, a lower semiconductor DBR (Distributed Bragg Reflector) formed on the substrate, an active layer formed on the lower semiconductor DBR, and an active layer. And an upper semiconductor DBR.
このような面発光レーザアレイにおいては、それぞれの面発光レーザ素子を同時に発光させて高出力とする場合、活性層で発生する熱が出力に影響を及ぼす場合がある。これは、活性層が熱抵抗の高い基板、下部半導体DBR、上部半導体DBR等により挟み込まれた構造となっており、面発光レーザ素子を発光させることにより活性層の温度が上昇するからである。 In such a surface emitting laser array, when each surface emitting laser element emits light at the same time for high output, heat generated in the active layer may affect the output. This is because the active layer has a structure sandwiched between a substrate having a high thermal resistance, a lower semiconductor DBR, an upper semiconductor DBR, and the like, and the temperature of the active layer rises when the surface emitting laser element emits light.
そこで、従来では、面発光レーザアレイの基板を除去して、はんだ等の接合材を用いて放熱板を接合することにより、放熱板を介して活性層で発生する熱を外部へ放出し、活性層の温度の上昇を抑制する方法が知られている(例えば、非特許文献1参照)。 Therefore, conventionally, by removing the substrate of the surface emitting laser array and bonding the heat sink using a bonding material such as solder, the heat generated in the active layer is released to the outside through the heat sink and activated. A method for suppressing an increase in the temperature of the layer is known (see, for example, Non-Patent Document 1).
しかしながら、上記の方法では、基板が除去された面発光レーザアレイを放熱板に接合する際、面発光レーザアレイの接合面と反対側の面まで接合材が回り込み、この面に形成された上部電極と接触する場合がある。これは、基板が除去された面発光レーザアレイの厚さが10μm程度と薄いためである。 However, in the above method, when the surface emitting laser array from which the substrate has been removed is bonded to the heat sink, the bonding material wraps around to the surface opposite to the bonding surface of the surface emitting laser array, and the upper electrode formed on this surface May come into contact with. This is because the thickness of the surface emitting laser array from which the substrate has been removed is as thin as about 10 μm.
このように、接合材が上部電極と接触すると、上部電極は接合材を介して面発光レーザアレイの接合面に形成された下部電極と電気的に短絡し、発光不良等が生じるおそれがある。 As described above, when the bonding material comes into contact with the upper electrode, the upper electrode is electrically short-circuited with the lower electrode formed on the bonding surface of the surface emitting laser array via the bonding material, which may cause a light emission failure or the like.
そこで、上記課題に鑑み、上部電極と下部電極とを短絡させることなく、放熱板に接合可能な面発光レーザアレイを提供することを目的とする。 Then, in view of the said subject, it aims at providing the surface emitting laser array which can be joined to a heat sink, without short-circuiting an upper electrode and a lower electrode.
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る面発光レーザアレイは、
下部反射鏡と、活性層を含む共振器領域と、上部反射鏡とを含むメサを有する垂直共振器型の面発光レーザ素子により形成された発光部を複数備える発光領域を有する面発光レーザアレイであって、
前記発光領域の周囲を囲むように形成された電極パッド部と、
前記電極パッド部の周囲を囲むように形成され、前記電極パッド部と電気的に絶縁された壁と
を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a surface emitting laser array according to an aspect of the present invention includes:
A surface emitting laser array having a light emitting region having a plurality of light emitting portions formed by a vertical cavity surface emitting laser element having a mesa including a lower reflecting mirror, an active layer, and an upper reflecting mirror There,
An electrode pad portion formed so as to surround the light emitting region;
The electrode pad portion is formed so as to surround the electrode pad portion, and has a wall electrically insulated from the electrode pad portion.
開示の技術によれば、上部電極と下部電極とを短絡させることなく、放熱板に接合可能な面発光レーザアレイを提供することができる。 According to the disclosed technology, it is possible to provide a surface emitting laser array that can be bonded to a heat sink without short-circuiting the upper electrode and the lower electrode.
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, the duplicate description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
本実施形態の面発光レーザアレイは、例えば、レーザ点火プラグの光源、複合機等の光書き込み用の光源、レーザ加工機の加工用レーザに好適に用いることができるレーザアレイである。 The surface emitting laser array of the present embodiment is a laser array that can be suitably used for, for example, a light source of a laser spark plug, a light source for optical writing such as a multifunction machine, and a processing laser of a laser processing machine.
〔第1実施形態〕
第1実施形態の面発光レーザアレイについて、図1及び図2に基づき説明する。図1は、第1実施形態の面発光レーザアレイの概略平面図である。図2は、第1実施形態の面発光レーザアレイの概略断面図であり、図1における一点鎖線1A−1Bにおいて切断したときの断面を示している。なお、図2では、1個の発光部と電極パッド部とを図示している。
[First Embodiment]
The surface emitting laser array according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic plan view of the surface emitting laser array of the first embodiment. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the surface emitting laser array according to the first embodiment, and shows a cross section taken along the one-
図1に示すように、面発光レーザアレイ1は、二次元的に配列された複数の発光部100と、複数の発光部100が配列された領域(以下「発光領域LA」ともいう。)の周囲を囲むように形成された電極パッド部200と、電極パッド部200の周囲を囲むように形成された壁300とを有する。本実施形態では、発光領域LAは平面視で矩形状に形成されている。
As shown in FIG. 1, the surface emitting
複数の発光部100のそれぞれは、同一構造の面発光レーザ素子により形成されており、例えば、発振波長が808nm帯の垂直共振器型のレーザ素子により形成されている。なお、発振波長は、用途に応じて選択することができ、808nmに限定されるものではない。
Each of the plurality of
図2に示すように、発光部100は、バッファ層101、下部半導体DBR102、下部スペーサ層103、活性層104、上部スペーサ層105、上部半導体DBR106、選択酸化層107、コンタクト層108、層間膜109、上部電極110及び下部電極111を有する。なお、下部半導体DBR102及び上部半導体DBR106を、それぞれ下部反射鏡及び上部反射鏡と称する場合がある。
As shown in FIG. 2, the
そして、活性層104、上部スペーサ層105、上部半導体DBR106及びコンタクト層108の一部を除去することにより、メサ120が形成されている。この場合、エッチングにより露出した下部スペーサ層103の上面がメサ120周辺の底面120aとなる。
The
バッファ層101は、下部電極111の上に形成されており、例えば、n−GaAsにより形成されている。
The
下部半導体DBR102は、バッファ層101の上に形成されている。下部半導体DBR102は、例えば、n−Al0.9Ga0.1Asからなる低屈折率層と、n−Al0.3Ga0.7Asからなる高屈折率層とを含み、低屈折率層と高屈折率層の対を1周期としたものを40.5周期形成したものである。
The
下部半導体DBR102の各屈折率層の間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた、例えば、厚さが20nm程度の組成傾斜層を設けてもよい。この場合、各屈折率層はいずれも、隣接する組成傾斜層の1/2を含んで、発振波長をλとするとλ/4の光学的厚さとなるように定められる。なお、光学的厚さとその層の実際の厚さについては以下の関係がある。例えば、光学的厚さがλ/4の場合、その層の実際の厚さDは、D=λ/4N(但し、Nはその層の媒質の屈折率)である。 Between each refractive index layer of lower semiconductor DBR102, in order to reduce an electrical resistance, the composition gradient layer which changed composition gradually from one composition to the other composition, for example about 20 nm in thickness is formed. It may be provided. In this case, each refractive index layer is determined so as to have an optical thickness of λ / 4, including ½ of the adjacent composition gradient layer, where λ is the oscillation wavelength. The optical thickness and the actual thickness of the layer have the following relationship. For example, when the optical thickness is λ / 4, the actual thickness D of the layer is D = λ / 4N (where N is the refractive index of the medium of the layer).
下部スペーサ層103は、下部半導体DBR102の上に形成されており、例えば、ノンドープのAl0.6Ga0.4Asにより形成されている。
The
活性層104は、下部スペーサ層103の上に形成されており、例えば、3層の量子井戸層と4層の障壁層とにより形成されている。各量子井戸層は、例えば、Al0.05Ga0.95Asにより形成され、各障壁層は、例えば、Al0.3Ga0.7Asにより形成されている。活性層104は、出射されるレーザ光の波長が808nm帯となるような厚さに定められている。
The
上部スペーサ層105は、活性層104の上に形成されており、例えば、ノンドープのAl0.6Ga0.4Asにより形成されている。
The
なお、下部スペーサ層103と活性層104と上部スペーサ層105とを含む部分は、共振器領域とも称され、その厚さが1波長の光学的厚さとなるように定められている。なお、活性層104は、高い誘導放出確率が得られるように、電界の定在波分布における腹に対応する位置である共振器領域の中央に形成されている。
A portion including the
上部半導体DBR106は、上部スペーサ層105の上に形成されている。上部半導体DBR106は、例えば、p−Al0.9Ga0.1Asからなる低屈折率層とp−Al0.3Ga0.7Asからなる高屈折率層とを含み、低屈折率層と高屈折率層の対を1周期としたものを25周期形成したものである。上部半導体DBR106の各屈折率層の間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた組成傾斜層を設けてもよい。この場合、各屈折率層はいずれも、隣接する組成傾斜層の1/2を含んで、発振波長をλとするとλ/4の光学的厚さとなるように定められる。上部半導体DBR106における低屈折率層の1つには、例えば、AlAsからなる選択酸化層107が形成されている。
The upper semiconductor DBR 106 is formed on the
選択酸化層107は、例えば、メサ120の側面から水蒸気等により酸化させ、メサ120の中央部にAlの酸化層107aによって囲まれた酸化されていない領域107bを形成したものである。この酸化されていない領域107bが電流通過領域である。
For example, the
コンタクト層108は、上部半導体DBR106の上に形成されており、例えば、p−GaAsにより形成されている。
The
なお、以上のように複数の半導体層が積層された構造体を、以降、便宜上「積層体」と称する場合がある。 Note that a structure in which a plurality of semiconductor layers are stacked as described above may be hereinafter referred to as a “stacked body” for convenience.
層間膜109は、メサ120の上面の一部、メサ120の側面及びメサ120周辺の底面120aを覆うように形成された絶縁膜であり、例えば、窒化シリコン(SiN)、酸窒化シリコン(SiON)、酸化シリコン(SiO2)により形成されている。
The
上部電極110は、層間膜109の上に形成されたp側電極であり、メサ120の最上層であるコンタクト層108のコンタクト領域108aと接触している。上部電極110は、例えば、Ti/Pt/Auがこの順番で積層された多層膜(金属膜)により形成されている。
The
下部電極111は、バッファ層101の下部半導体DBR102が形成されていない側の面に形成されたn側電極であり、例えば、AuGe/Ni/Auがこの順番で積層された多層膜(金属膜)により形成されている。
The
電極パッド部200は、発光領域LAの周囲を囲むように形成されており、発光部100の上部電極110と電気的に接続された部分である。
The
壁300は、層間膜109の上に、電極パッド部200の周囲を囲むように形成されており、電極パッド部200と電気的に絶縁されている。壁300は、電極パッド部200と電気的に絶縁されていればよく、例えば、金属膜、絶縁膜により形成されている。壁300として金属膜を用いる場合、電極パッド部200との間に隙間G1をもって壁300を形成することにより、壁300と電極パッド部200とを電気的に絶縁することができる。壁300が絶縁膜により形成されている場合、壁300は電極パッド部200との間に隙間G1をもって形成されていてもよく、電極パッド部200と隣接して形成されていてもよい。
The
金属膜としては、例えば、上部電極110と同じ材料であるTi/Pt/Auがこの順番で積層された多層膜(金属膜)を用いることが好ましい。これにより、上部電極110と壁300とを同一の工程で形成することができるため、製造プロセスを簡略化することができる。
As the metal film, for example, it is preferable to use a multilayer film (metal film) in which Ti / Pt / Au, which is the same material as the
絶縁膜としては、例えば、層間膜109と同じ材料であるSiN、SiON、SiO2を用いることが好ましい。これにより、層間膜109と壁300との間の密着性を高めることができるため、壁300の信頼性を向上させることができる。
As the insulating film, for example, SiN, SiON, or SiO 2 that is the same material as the
また、壁300の断面形状は、例えば、矩形状とすることができる。また、壁300の断面形状は、例えば、層間膜109に接する側の第1辺が、第1辺と対向する第2辺よりも短い台形状としてもよい。
Moreover, the cross-sectional shape of the
また、本実施形態では、壁300は、積層体の上に形成された層間膜109の上に形成されているが、これに限定されない。壁300は、電極パッド部200の周囲を囲むように形成され、電極パッド部200と電気的に絶縁されていればよく、例えば、積層体が形成されていない領域に形成された層間膜109の上に形成されていてもよい。
In the present embodiment, the
次に、放熱板に実装された面発光レーザアレイについて、図3及び図4に基づき説明する。図3は、放熱板に実装された面発光レーザアレイを示す概略平面図である。図4は、放熱板に実装された面発光レーザアレイを示す概略断面図であり、図3における一点鎖線3A−3Bにおいて切断したときの断面を示している。なお、図4では、1個の発光部と電極パッド部とを図示している。
Next, the surface emitting laser array mounted on the heat sink will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a schematic plan view showing a surface emitting laser array mounted on a heat sink. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the surface emitting laser array mounted on the heat radiating plate, and shows a cross section taken along the one-
図3及び図4に示すように、面発光レーザアレイ1は、接合材402により放熱板401に実装される。このとき、面発光レーザアレイ1の電極パッド部200は、ボンディングワイヤ403を介して放熱板401に形成された第2金属膜パターン401bと接続される。
As shown in FIGS. 3 and 4, the surface emitting
放熱板401は、面発光レーザアレイ1の下部電極111側に接合材402を介して接合されており、熱伝導性が高く、絶縁性を有する材料、例えば、窒化アルミニウム(AlN)により形成された板状部材である。放熱板401には、例えば、第1金属膜パターン401a及び第2金属膜パターン401bが形成されている。第1金属膜パターン401a及び第2金属膜パターン401bは、例えば、厚さが1μm程度のAu薄膜により形成されている。
The
接合材402は、面発光レーザアレイ1の下部電極111と放熱板401に形成された第1金属膜パターン401aとの間に形成されており、下部電極111と放熱板401とを熱的及び電気的に接合する部材である。また、接合材402は、面発光レーザアレイ1の側面にも形成されている。
The
接合材402としては、例えば、取り扱いが容易であるという観点から、ペースト状のはんだを用いることが好ましい。また、接合材402としては、AuSnを含む材料を用いてもよい。AuSnを含む材料を用いると、面発光レーザアレイ1と放熱板401とを接合する際にフラックスが不要となるため、フラックスの残留等による電気抵抗の増大が発生しない。また、AuSnは材料として安定であるため、長期信頼性が向上する。また、接合材402としては、Agを含む焼結材料を用いてもよい。焼結したAgは内部には隙間が形成されているため、Agを含む焼結材料を用いると、面発光レーザアレイ1の熱膨張係数と放熱板401の熱膨張係数との違いにより発生する応力を吸収することができる。これにより、面発光レーザアレイ1と放熱板401との間の熱膨張係数の差が大きい場合であっても接合することが可能となる。
As the
ボンディングワイヤ403は、面発光レーザアレイ1の電極パッド部200と放熱板401に形成された第2金属膜パターン401bとを電気的に接続するワイヤであり、例えば、Auにより形成されている。
The
次に、第1実施形態の面発光レーザアレイの製造方法の一例について、図5から図12に基づき説明する。図5から図12は、第1実施形態の面発光レーザアレイの製造方法を説明する工程断面図である。 Next, an example of the manufacturing method of the surface emitting laser array of 1st Embodiment is demonstrated based on FIGS. 5 to 12 are process cross-sectional views illustrating the method for manufacturing the surface-emitting laser array of the first embodiment.
まず、基板151の上に、エッチングストップ層(図示せず)を形成し、エッチングストップ層の上に結晶成長によって積層体を形成する。基板151としては、例えば、GaAs基板を用いることができる。結晶成長の方法としては、例えば、有機金属気相成長(MOCVD:Metal-Organic Chemical Vapor Deposition)法を用いることができる。MOCVD法により積層体を形成する場合、III族の原料にはトリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、トリメチルインジウム(TMI)、V族の原料にはアルシン(AsH3)を用いることができる。また、p型ドーパントの原料には四臭化炭素(CBr4)、n型ドーパントの原料にはセレン化水素(H2Se)を用いることができる。なお、結晶成長の方法としては、分子線エピタキシャル成長(MBE:Molecular Beam Epitaxy)法を用いてもよい。
First, an etching stop layer (not shown) is formed on the
次に、積層体の上に、メサ120を形成する領域に対応するレジストパターンを形成する。レジストパターンとしては、例えば、1辺が25μmの正方形状のパターンをアレイ状に配置するパターンとすることができる。
Next, a resist pattern corresponding to a region where the
次に、メサ120を形成する。具体的には、誘導結合型プラズマを用いた反応性イオンエッチングにより、レジストパターンをマスクとして、積層体にメサ120を形成し、レジストパターンを除去する。
Next, the
次に、水蒸気中で熱処理することでメサ120の外周部(側面)から選択酸化層107を選択的に酸化する。そして、メサ120の中央部にAlの酸化層107aによって囲まれた酸化されていない領域107bを残留させる。これにより、発光部100の駆動電流の経路をメサ120の中央部だけに制限する酸化狭窄構造体が形成される。
Next, the
次に、積層体を加熱炉で加熱する。具体的には、窒素雰囲気中において、380℃〜400℃の温度で3分間加熱する。これにより、大気中で積層体の表面に付着した酸素や水、もしくは加熱処理用のチャンバ内の微量な酸素や水により形成される自然酸化膜が、窒素雰囲気中での加熱処理により安定した不動態皮膜になる。 Next, the laminate is heated in a heating furnace. Specifically, heating is performed at a temperature of 380 ° C. to 400 ° C. for 3 minutes in a nitrogen atmosphere. As a result, a natural oxide film formed by oxygen or water adhering to the surface of the laminate in the atmosphere or a trace amount of oxygen or water in the heat treatment chamber is stabilized by heat treatment in a nitrogen atmosphere. It becomes a dynamic film.
次に、積層体の上に、層間膜109を形成する。具体的には、CVD法により層間膜109を成膜する。
Next, an
次に、層間膜109をパターニングする。具体的には、フォトリソグラフィ法によりレジストパターンを形成し、形成したレジストパターンをマスクとしてウェットエッチング法により層間膜109をパターニングする。エッチング液としては、例えば、バッファードフッ酸(BHF)を用いることができる。
Next, the
次に、上部電極110及び壁300を形成する。具体的には、上部電極110及び壁300を形成する領域が開口したレジストパターンを形成し、レジストパターンの上に蒸着法により電極材料を蒸着し、電極材料をリフトオフすることにより、上部電極110及び壁300を形成する。
Next, the
次に、スクライブ・ブレーキングにより、チップ毎に切断する。これにより、図5に示すチップが完成する。 Next, it cut | disconnects for every chip | tip by scribe braking. Thereby, the chip shown in FIG. 5 is completed.
次に、チップを搬送用基板153に接合する。具体的には、図6に示すように、チップ上に仮接合材152を塗布し、図7に示すように、搬送用基板153をチップ上に載置し、真空中で加熱することにより、チップを搬送用基板153に接合する。仮接合材152としては、例えば、ワックスを用いることができる。搬送用基板153としては、例えば、ガラス板を用いることができる。
Next, the chip is bonded to the
次に、図8に示すように、基板151及びエッチングストップ層(図示せず)を除去する。具体的には、ウェットエッチング法により、基板151及びエッチングストップ層を除去する。エッチング液としては、公知のものを用いることができる。
Next, as shown in FIG. 8, the
次に、図9に示すように、バッファ層101の下部半導体DBR102が形成されていない側の面に下部電極111を形成する。具体的には、バッファ層101の下部半導体DBR102が形成されていない側の面に蒸着法により電極材料を蒸着することにより、下部電極111を形成する。これにより、面発光レーザアレイ1が形成される。なお、下部電極111については、チップと搬送用基板153とを接合する前に形成してもよい。
Next, as shown in FIG. 9, the
次に、図10に示すように、搬送用基板153に接合された面発光レーザアレイ1を接合材402により放熱板401に接合する。具体的には、200℃〜300℃に加熱したホットプレート上において、第1金属膜パターン401aの上に接合材402を塗布し、接合材402の上に面発光レーザアレイ1を載置することで、第1金属膜パターン401aとチップの下部電極111とを接合する。
Next, as shown in FIG. 10, the surface-emitting
次に、図11に示すように、面発光レーザアレイ1から搬送用基板153を除去する。具体的には、放熱板401に接合された面発光レーザアレイ1を有機溶剤に浸漬し、仮接合材152を溶かすことにより、放熱板401に接合されたチップから搬送用基板153を除去する。
Next, as shown in FIG. 11, the
次に、熱処理により、上部電極110及び下部電極111のオーミック接触を形成する。
Next, ohmic contact between the
次に、図12に示すように、放熱板401の第2金属膜パターン401bとチップの電極パッド部200とをボンディングワイヤ403により電気的に接続する。
Next, as shown in FIG. 12, the second
以上により、第1実施形態の面発光レーザアレイ1を製造し、面発光レーザアレイ1を放熱板401に実装することができる。
As described above, the surface-emitting
ところで、基板151が除去された面発光レーザアレイ1を接合材402により放熱板401に接合する際、放熱板401に塗布された接合材402が面発光レーザアレイ1の上部電極110側の面まで回り込む場合がある。これは、基板151が除去された面発光レーザアレイ1の厚さは10μm程度と薄いためである。そして、接合材402が面発光レーザアレイ1の上部電極110側に面まで回り込むと、接合材402が上部電極110と接触し、電気的に短絡する場合がある。
By the way, when the surface emitting
しかしながら、第1実施形態の面発光レーザアレイ1は、電極パッド部200の周囲を囲むように壁300が形成されている。これにより、基板151が除去された面発光レーザアレイ1を放熱板401に接合する場合であっても、接合材402が面発光レーザアレイ1の上面に回り込み、電極パッド部200と接触することが抑制される。このため、面発光レーザアレイ1の上部電極110と下部電極111とが接合材402を介して電気的に短絡することを抑制することができる。その結果、面発光レーザアレイ1が発光しない発光不良等の発生を抑制できる。
However, in the surface emitting
また、第1実施形態の面発光レーザアレイ1は、面発光レーザアレイ1の下部電極111側の基板151が除去されているため、面発光レーザアレイ1と放熱板401との間に基板151が存在しない。これにより、放熱板401を介して面発光レーザアレイ1の活性層104で発生する熱を効率よく外部へ放出し、活性層104の温度上昇を抑制することができる。このため、活性層104の温度上昇による面発光レーザアレイ1の出力低下を抑制できる。
Further, in the surface emitting
〔第2実施形態〕
第2実施形態の面発光レーザアレイについて、図13及び図14に基づき説明する。図13は、第2実施形態の面発光レーザアレイを説明する概略平面図である。図14は、第2実施形態の面発光レーザアレイを説明する概略断面図であり、図13における一点鎖線13A−13Bにおいて切断したときの断面を示している。なお、図14では、1個の発光部と電極パッド部とを図示している。
[Second Embodiment]
A surface-emitting laser array according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 13 and 14. FIG. 13 is a schematic plan view illustrating the surface emitting laser array according to the second embodiment. FIG. 14 is a schematic cross-sectional view for explaining the surface emitting laser array according to the second embodiment, and shows a cross section taken along the alternate long and
第2実施形態の面発光レーザアレイ2は、電極パッド部200の周囲を囲むように形成された壁300が、第1の壁301と第2の壁302とにより形成されている点で、第1実施形態の面発光レーザアレイ1と異なる。なお、第2実施形態の面発光レーザアレイ2においては、上記相違点以外は第1実施形態の面発光レーザアレイ1と同様の構成を有する。このため、以下の説明では、第1実施形態と異なる点を中心に説明する。
The surface emitting
図13に示すように、面発光レーザアレイ2は、二次元的に配列された複数の発光部100と、発光領域LAの周囲を囲むように形成された電極パッド部200と、電極パッド部200の周囲を囲むように形成された壁300とを有する。本実施形態では、発光領域LAは平面視で矩形状に形成されている。
As shown in FIG. 13, the surface emitting
壁300は、第1の壁301と第2の壁302とを有する。第1の壁301は、電極パッド部200の周囲を囲むように、電極パッド部200との間に隙間G2をもって形成されている。第2の壁302は、電極パッド部200の周囲を囲むように、第1の壁301よりも外周側に、第1の壁301との間に隙間G3をもって形成されている。
The
第2実施形態の面発光レーザアレイ2は、電極パッド部200の周囲を囲むように壁300が形成されている。これにより、基板151が除去された面発光レーザアレイ2を放熱板401に接合する場合であっても、接合材402が面発光レーザアレイ2の上面に回り込み電極パッド部200と接触することが抑制される。このため、面発光レーザアレイ2の上部電極110と下部電極111とが接合材402を介して電気的に短絡することを抑制することができる。その結果、面発光レーザアレイ2が発光しない発光不良等の発生を抑制できる。
In the surface emitting
また、第2実施形態の面発光レーザアレイ2は、面発光レーザアレイ2の下部電極111側の基板151が除去されているため、面発光レーザアレイ2は接合材402を介して放熱板401と接合されている。これにより、放熱板401を介して面発光レーザアレイ2の活性層104で発生する熱を外部へ放出し、活性層104の温度上昇を抑制することができる。このため、活性層104の温度上昇による面発光レーザアレイ2の出力低下を抑制できる。
Further, in the surface emitting
特に、第2実施形態の面発光レーザアレイ2では、第1の壁301と第1の壁301よりも外周側に設けられた第2の壁302との間に隙間G3が形成されている。これにより、図14に示すように、接合材402が面発光レーザアレイ2の上面の第2の壁302を越える場合であっても、接合材402は第1の壁301と第2の壁302との間に形成された隙間G3に溜まる。このため、接合材402と電極パッド部200とが電気的に短絡することを特に抑制することができる。
In particular, in the surface-emitting
〔第3実施形態〕
第3実施形態の面発光レーザアレイについて、図15及び図16に基づき説明する。図15及び図16は、第3実施形態の面発光レーザアレイを説明する概略平面図である。
[Third Embodiment]
A surface-emitting laser array according to a third embodiment will be described with reference to FIGS. 15 and 16. 15 and 16 are schematic plan views for explaining the surface emitting laser array according to the third embodiment.
第3実施形態の面発光レーザアレイ3は、電極パッド部200及び壁300が形成されている位置が、第1実施形態の面発光レーザアレイ1と異なる。なお、第3実施形態の面発光レーザアレイ3においては、上記相違点以外は第1実施形態の面発光レーザアレイ1と同様の構成を有する。このため、以下の説明では、第1実施形態と異なる点を中心に説明する。
The surface emitting
図15に示すように、面発光レーザアレイ3は、二次元的に配列された複数の発光部100と、発光領域LAの周囲を囲むように形成された電極パッド部200と、電極パッド部200の周囲を囲むように形成された壁300とを有する。本実施形態では、発光領域LAは平面視で矩形状に形成されている。
As shown in FIG. 15, the surface emitting
電極パッド部200は、第1電極パッド部201、第2電極パッド部202、第3電極パッド部203及び第4電極パッド部204により形成されている。第1電極パッド部201と第2電極パッド部202との間には、隙間S1が形成されている。第2電極パッド部202と第3電極パッド部203との間には隙間S2が形成されている。第3電極パッド部203と第4電極パッド部204との間には、隙間S3が形成されている。第4電極パッド部204と第1電極パッド部201との間には、隙間S4が形成されている。
The
壁300は、少なくとも電極パッド部200が形成された領域に対応するように、電極パッド部200の外周側に形成されている。具体的には、壁300は、第3の壁303と、第4の壁304と、第5の壁305と、第6の壁306とにより形成されている。そして、第3の壁303、第4の壁304、第5の壁305及び第6の壁306は、それぞれ、第1電極パッド部201、第2電極パッド部202、第3電極パッド部203及び第4電極パッド部204の外周側に形成されている。これにより、接合材402が面発光レーザアレイの上面に回り込んだ場合であっても、第3の壁303、第4の壁304、第5の壁305及び第6の壁306により、電極パッド部200に接合材402が接触することを抑制することができる。
The
なお、電極パッド部200が形成される位置は、図15に示した例に限定されず、図16に示すように形成されていてもよい。図16に示す面発光レーザアレイ3aの場合も図15で示した面発光レーザアレイ3の場合と同様に、少なくとも電極パッド部200が形成されている領域に対応するように、電極パッド部200の外周側に壁300が形成されていればよい。
Note that the position where the
第3実施形態の面発光レーザアレイ3は、電極パッド部200の周囲を囲むように壁300が形成されている。これにより、基板151が除去された面発光レーザアレイ3を放熱板401に接合する場合であっても、接合材402が面発光レーザアレイ3の上面に回り込み電極パッド部200と接触することが抑制される。このため、面発光レーザアレイ3の上部電極110と下部電極111とが接合材402を介して電気的に短絡することを抑制することができる。その結果、面発光レーザアレイ3が発光しない発光不良等の発生を抑制できる。
In the surface emitting
また、第3実施形態の面発光レーザアレイ3は、面発光レーザアレイ3の下部電極111側の基板151が除去されているため、面発光レーザアレイ3は接合材402を介して放熱板401と接合されている。これにより、放熱板401を介して面発光レーザアレイ3の活性層104で発生する熱を外部へ放出し、活性層104の温度上昇を抑制することができる。このため、活性層104の温度上昇による面発光レーザアレイ3の出力低下を抑制できる。
In addition, since the
以上、面発光レーザアレイ及び面発光レーザアレイの製造方法を実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。 The surface emitting laser array and the method for manufacturing the surface emitting laser array have been described above by the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and improvements can be made within the scope of the present invention. is there.
本実施形態の面発光レーザアレイでは、発光領域LAは平面視で矩形状に形成されている形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、発光領域LAは平面視で円形状に形成されていてもよい。 In the surface emitting laser array of this embodiment, the light emitting area LA has been described as being formed in a rectangular shape in plan view, but the present invention is not limited to this. For example, the light emitting area LA may be formed in a circular shape in plan view.
1 面発光レーザアレイ
100 発光部
101 バッファ層
102 下部半導体DBR
103 下部スペーサ層
104 活性層
105 上部スペーサ層
107 選択酸化層
108 コンタクト層
109 層間膜
110 上部電極
111 下部電極
120 メサ
151 基板
200 電極パッド部
300 壁
301 第1の壁
302 第2の壁
401 放熱板
401a 第1金属膜パターン
401b 第2金属膜パターン
402 接合材
403 ボンディングワイヤ
LA 発光領域
DESCRIPTION OF
103
Claims (9)
前記発光領域の周囲を囲むように形成された電極パッド部と、
前記電極パッド部の周囲を囲むように形成され、前記電極パッド部と電気的に絶縁された壁と
を有することを特徴とする面発光レーザアレイ。 A surface emitting laser array having a light emitting region including a plurality of light emitting portions formed by a surface emitting laser element including a lower reflecting mirror, a resonator region including an active layer, and an upper reflecting mirror,
An electrode pad portion formed so as to surround the light emitting region;
A surface-emitting laser array comprising: a wall that is formed to surround the electrode pad portion and is electrically insulated from the electrode pad portion.
前記面発光レーザアレイが、接合材により前記放熱板の前記金属膜パターンに接合されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の面発光レーザアレイ。 It has an insulating heat sink with a metal film pattern formed on the surface,
The surface-emitting laser array according to claim 1, wherein the surface-emitting laser array is bonded to the metal film pattern of the heat sink by a bonding material.
前記発光領域の周囲を囲むように電極パッド部を形成する工程と、
前記電極パッド部の周囲を囲むように、前記電極パッド部と電気的に絶縁された壁を形成する工程と、
を有することを特徴とする面発光レーザアレイの製造方法。 A surface-emitting laser array having a light-emitting region having a plurality of light-emitting portions formed by a vertical-cavity surface-emitting laser element having a mesa that includes a lower reflector, an active layer, and an upper reflector A manufacturing method comprising:
Forming an electrode pad portion so as to surround the light emitting region;
Forming a wall electrically insulated from the electrode pad portion so as to surround the electrode pad portion;
A method of manufacturing a surface emitting laser array, comprising:
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