JP2023176573A - 半導体レーザ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性を改善した半導体レーザ装置を提供する。
【解決手段】半導体レーザ装置２００Ａは、サブマウント２１０と、サブマウント２１０に対してジャンクションダウン実装された端面発光型の半導体レーザチップ１００Ａを備える。半導体レーザチップ１００Ａの積層成長層１２０には、ｍ個（ｍ≧１）のレーザ共振器１０２が形成されている。ビームの出射方向をｚ軸、半導体基板１１０の厚さ方向をｙ軸、ｚ軸およびｙ軸と直交する方向をｘ軸ととるとき、ｘ軸方向に関して、ｍ個のレーザ共振器１０２は、半導体基板１１０の第１面Ｓ１の中心ｘｐから見て半導体基板１１０の第２面Ｓ２の中心ｘｎと反対側に存在する。
【選択図】図１

Description

本開示は、半導体レーザ装置に関する。

高出力な端面発光型レーザとして、リッジストライプ型のレーザ共振器を備える半導体レーザが広く使用されている。

特許文献１や特許文献２には、半導体レーザチップをサブマウントにジャンクションダウン実装する技術が開示される。特許文献１には、幅の狭い傾角基板を用いる半導体レーザ装置において、半導体レーザチップとサブマウントの良好な接合を実現するために、発光部を、ダイボンディングの荷重の直下に近づくようにオフセットして配置する技術が開示される。特許文献２には、発光部を、半導体レーザチップの中央に配置する技術が開示される。

特開２０１７－５９６２０号公報 特開２０１０－２４５２０７号公報

本発明者は、特許文献１や特許文献２に記載される半導体レーザ装置について検討した結果、以下の課題を認識するに至った。特許文献１や特許文献２では、ジャンクションダウン実装の際のダイボンディングの荷重が、発光部、すなわちレーザ共振器に加わるため、信頼性が低下するおそれがある。なお、この問題を当業者の一般的な認識として把握してはならず、本発明者らが独自に認識したものである。

本開示のある態様はかかる状況においてなされたものであり、その例示的な目的のひとつは、信頼性を改善した半導体レーザ装置の提供にある。

本開示のある態様は、半導体レーザ装置に関する。半導体レーザ装置は、サブマウントと、サブマウントに対して、ジャンクションダウン実装された端面発光型の半導体レーザチップと、を備える。半導体レーザチップは、半導体基板と、半導体基板の第１面に形成される第１導電型クラッド層、発光層、第２導電型クラッド層を含む積層成長層であって、ｍ個（ｍ≧１）のレーザ共振器が形成されている積層成長層と、ｍ個のレーザ共振器と接続されるｍ個のＰ電極と、半導体基板の第２面に形成されるＮ電極と、を有する。ビームの出射方向をｚ軸、半導体基板の厚さ方向をｙ軸、ｚ軸およびｙ軸と直交する方向をｘ軸ととるとき、ｘ軸方向に関して、ｍ個のレーザ共振器は、半導体基板の第２面の直下を除く領域に存在する。さらに好ましくは、半導体基板の第１面の中心から見て、半導体基板の第２面の中心と反対側に存在する。

なお、以上の構成要素を任意に組み合わせたもの、構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明あるいは本開示の態様として有効である。さらに、この項目（課題を解決するための手段）の記載は、本発明の欠くべからざるすべての特徴を説明するものではなく、したがって、記載されるこれらの特徴のサブコンビネーションも、本発明たり得る。

本開示のある態様によれば、半導体レーザ装置の信頼性を改善できる。

実施例１に係る半導体レーザ装置の断面図である。 変形例１に係る半導体レーザ装置の断面図である。 変形例２に係る半導体レーザ装置の断面図である。 レーザ共振器の位置ｘｃを説明する図である。 図５（ａ）～（ｃ）は、変形例３に係る半導体レーザチップの断面図である。 変形例４に係る半導体レーザ装置の断面図である。 変形例５に係る半導体レーザ装置の断面図である。 変形例６に係る半導体レーザ装置の断面図である。 変形例７に係る図１の半導体レーザ装置の断面図である。 実施例２に係る半導体レーザ装置の断面図である。 変形例８に係る半導体レーザ装置の断面図である。 実施例３に係る半導体レーザ装置の断面図である。 実施例４に係る半導体レーザ装置の断面図である。

（実施形態の概要）
本開示のいくつかの例示的な実施形態の概要を説明する。この概要は、後述する詳細な説明の前置きとして、または、実施形態の基本的な理解を目的としている。同概要は、１つまたは複数の実施形態のいくつかの概念を簡略化して説明するものであり、発明あるいは開示の広さを限定するものではない。またこの概要は、考えられるすべての実施形態の包括的な概要ではなく、実施形態の欠くべからざる構成要素を限定するものではない。便宜上、「一実施形態」は、本明細書に開示するひとつの実施形態（実施例や変形例）または複数の実施形態（実施例や変形例）を指すものとして用いる場合がある。

一実施形態に係る半導体レーザ装置は、サブマウントと、サブマウントに対して、ジャンクションダウン実装された端面発光型の半導体レーザチップと、を備える。半導体レーザチップは、半導体基板と、半導体基板の第１面に形成される第１導電型クラッド層、発光層、第２導電型クラッド層を含む積層成長層であって、ｍ個（ｍ≧１）のレーザ共振器が形成されている積層成長層と、ｍ個のレーザ共振器と接続されるｍ個のＰ電極と、半導体基板の第２面に形成されるＮ電極と、を有する。ビームの出射方向をｚ軸、半導体基板の厚さ方向をｙ軸、ｚ軸およびｙ軸と直交する方向をｘ軸ととるとき、ｘ軸方向に関して、ｍ個のレーザ共振器は、半導体基板の第２面の中心の直下を除く領域に存在する。より好ましくは、ｍ個のレーザ共振器は、半導体基板の第１面の中心から見て、半導体基板の第２面の中心と反対側に存在する。

半導体レーザチップをサブマウントに対して接合（ダイボンディング）する際には、半導体レーザチップの裏面、すなわちジャンクションダウン実装においては半導体基板の第２面の中央に、コレット等によって荷重を加えられる。上記構成では、ｍ個のレーザ共振器は、半導体基板の第１面の中心から、第２面の中心に対応する荷重位置から遠ざかる方向にオフセットして配置される。これにより、レーザ共振器に直接、大きな荷重がかかるのを防止でき、信頼性を改善できる。

レーザ共振器のｘ方向における位置は、リッジ構造などの電流狭窄構造の中心位置を指すものとする。ｍ≧２の場合、ｍ個のレーザ共振器の位置は、両端のレーザ共振器の位置の中央を指すものとする。

一実施形態において、半導体基板は、第１面とのなす角度が鋭角である第１ペレタイズ面および第１面とのなす角度が鈍角である第２ペレタイズ面を有する傾角基板であってもよい。なお、ペレタイズ面とは、半導体チップをウエハ等から個片化する際の切断面のことである。ｘ軸方向に関して、ｍ個のレーザ共振器の位置は、第１面の中心よりも、第１ペレタイズ面側であってもよい。

一実施形態において、ｍ個のレーザ共振器のうち、第１ペレタイズ面に最も近いひとつの位置は、Ｎ電極の第１ペレタイズ面側の端よりも、さらに第１ペレタイズ面側であってもよい。

一実施形態において、半導体レーザチップの側面は、サブマウントに近い第１部分において、サブマウントに対して実質的に垂直であり、サブマウントから遠い第２部分において、傾斜していてもよい。この構造については、後に図５等で詳細を説明する。この構造は、ペレタイズ前のウェハの状態において、半導体レーザチップのペレタイズ線に相当する位置に、ペレタイズ溝を形成することによって出現する。ペレタイズ溝を形成した後に、ペレタイズを行うことで、実際のペレタイズ線がずれた場合においても、ペレタイズ溝に沿って割れるため、レーザ共振器が半導体レーザチップの側面に近い場合に、レーザ共振器に影響が及ぶのを防止できる。

一実施形態において、半導体レーザチップの側面は、第１部分において、絶縁層によって覆われていてもよい。レーザ共振器が、半導体レーザチップの側面に近い場合に、ＰＮ接合部分を絶縁層によって保護できるため、はんだや異物によるショートなどを防止できる。

一実施形態において、半導体レーザチップの側面の絶縁層は、金属層によって覆われていてもよい。これにより、レーザ共振器の熱を、半導体レーザチップの側面の金属層を利用して排熱できる。

一実施形態において、半導体レーザチップは、ｍ個のＰ電極と隣接しており、半導体基板の第２面の中心を含む領域に形成される幅広電極をさらに有してもよい。これにより、幅広電極に強い荷重がかかることとなるため、半導体レーザチップとサブマウントの強固な接合を実現できる。

一実施形態において、ｍ≧２であり、Ｐ電極の幅は、レーザ共振器ごとに異なってもよい。Ｐ電極の幅を制御することで、複数のレーザ共振器間の放熱性のばらつきを低減でき、また複数のレーザ共振器間に生ずる応力のばらつきを低減できる。

一実施形態に係る半導体レーザ装置は、サブマウントと、サブマウントに対して、ジャンクションダウン実装された端面発光型の半導体レーザチップと、を備える。半導体レーザチップは、半導体基板と、半導体基板の第１面に形成される第１導電型クラッド層、発光層、第２導電型クラッド層を含む積層成長層であって、ｍ個（ｍ≧１）のレーザ共振器が形成されている積層成長層と、ｍ個のレーザ共振器と接続されるｍ個のＰ電極と、半導体基板の第２面に形成されるＮ電極と、を有する。ビームの出射方向をｚ軸、半導体基板の厚さ方向をｙ軸、ｚ軸およびｙ軸と直交する方向をｘ軸ととるとき、ｘ軸方向に関して、ｍ個のレーザ共振器は、Ｎ電極の中心から見て、半導体基板の第１面の中心を始点に遠ざかる位置に存在する。

ダイボンディングにおけるコレットの吸着位置は、半導体基板の第２面のＮ電極の中央付近に存在する場合がある。上記構成では、ｍ個のレーザ共振器は、半導体基板の第１面の中心から、Ｎ電極の中心付近に存在する荷重位置から遠ざかる方向にオフセットして配置される。これにより、レーザ共振器に直接、大きな荷重がかかるのを防止でき、信頼性を改善できる。

一実施形態に係る半導体レーザ装置は、サブマウントと、サブマウントに対して、ジャンクションダウン実装された端面発光型の半導体レーザチップと、を備える。半導体レーザチップは、半導体基板と、半導体基板の第１面に形成される第１導電型クラッド層、発光層、第２導電型クラッド層を含む積層成長層であって、ｍ個（ｍ≧１）のレーザ共振器が形成されている積層成長層と、ｍ個のレーザ共振器と接続されるｍ個のＰ電極と、半導体基板の第２面に形成されるＮ電極と、を有する。ビームの出射方向をｚ軸、半導体基板の厚さ方向をｙ軸、ｚ軸およびｙ軸と直交する方向をｘ軸ととるとき、ｘ軸方向に関して、ｍ個のレーザ共振器は、Ｎ電極に接続されたボンディングワイヤの中心から見て、半導体基板の第１面の中心を始点に遠ざかる位置に存在する。

ダイボンディングにおけるコレットの吸着位置と、ボンディングワイヤの中心位置は、一致する場合が多い。このような場合、ボンディングワイヤの中心近傍に、ダイボンディング時の荷重位置が存在することとなる。上記構成では、ｍ個のレーザ共振器は、半導体基板の第１面の中心から、ボンディングワイヤの中心付近に存在する荷重位置から遠ざかる方向にオフセットして配置される。これにより、レーザ共振器に直接、大きな荷重がかかるのを防止でき、信頼性を改善できる。

（実施形態）
以下、本開示を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、開示を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも開示の本質的なものであるとは限らない。

図面に記載される各部材の寸法（厚み、長さ、幅など）は、理解の容易化のために適宜、拡大縮小されている場合がある。さらには複数の部材の寸法は、必ずしもそれらの大小関係を表しているとは限らず、図面上で、ある部材Ａが、別の部材Ｂよりも厚く描かれていても、部材Ａが部材Ｂよりも薄いこともあり得る。

（実施例１）
図１は、実施例１に係る半導体レーザ装置２００Ａの断面図である。半導体レーザ装置２００Ａは、端面発光型の半導体レーザチップ１００Ａおよびサブマウント２１０を備える。図１は、発光端面から見た様子を示しており、ビームは、紙面垂直手前方向に出射するものとする。説明の便宜のために、ビームの出射方向（紙面奥行き方向）をｚ軸、半導体基板１１０の厚さ方向（紙面上下方向）をｙ軸、ｚ軸およびｙ軸と直交する方向（紙面左右方向）をｘ軸とする座標軸を定義する。

半導体レーザチップ１００Ａは、サブマウント２１０に対してジャンクションダウン実装される。

半導体レーザチップ１００Ａは、半導体基板１１０および積層成長層１２０、Ｐ電極１５０、Ｎ電極１５２を含む積層構造を有している。半導体基板１１０は、赤色レーザの場合はＮ型ＧａＡｓ基板であり、青色や緑色の場合には、Ｎ型のＧａＮ基板であり得る。半導体基板１１０は、第１面Ｓ１、第２面Ｓ２、第１ペレタイズ面Ｓｐ１、第２ペレタイズ面Ｓｐ２を有する。半導体基板１１０の第１面Ｓ１側には、積層成長層１２０が形成される。積層成長層１２０は、Ｎ型クラッド層１２２、発光層１３０、Ｐ型クラッド層１２４、Ｐ型コンタクト層１２６を含む。発光層１３０は、Ｎ型ガイド層、活性層（量子井戸層）、Ｐ型ガイド層を含んでもよい。積層成長層１２０の上には、絶縁層１４０が形成される。

積層成長層１２０には、光を閉じ込めるための導波路構造が形成され、この導波路構造の両端の劈開面がミラーとなり、レーザ共振器１０２をなしている。レーザ共振器１０２の出射端面がエミッタ１０４となり、エミッタ１０４からｚ方向（紙面手前方向）にビームが放射される。なお、劈開面上に反射率を調整した反射膜を形成してもよい。

半導体レーザチップ１００Ａには、ｍ個（ｍ≧１）のレーザ共振器１０２が形成される。本実施形態においてｍ＝１である。実施例３で説明するように、ｍ≧２の場合、ｍ個のレーザ共振器１０２は、ｘ軸方向に隣接して配置される。

導波路構造は、たとえばリッジ構造を用いることができる。リッジ構造は、Ｐ型クラッド層１２４を部分的に除去することにより形成したものである。リッジ構造を、単にリッジあるいはリッジストライブ構造とも称する。レーザ共振器１０２と隣接する領域にはバンク１０６が形成される。導波路構造は、埋め込み型のリッジ導波路とすることもできる。

あるいは導波路構造は、導波路に沿って半導体基板１１０に溝を形成し、溝部分におけるＮ型クラッド層１２２の厚さが相対的に厚くなっているＣＳＰ（Channeled Substrate Planer）構造であってもよい。

リッジ構造やＣＰＳ構造は、屈折率分布を利用した導波路構造であるが、本開示はそれに限定されず、利得分布を利用した利得導波路構造を利用してもよい。これらの構造は、光閉じ込め構造であるとともに、電流狭窄構造と把握することも可能である。

半導体基板１１０の第２面Ｓ２には、Ｎ電極１５２が形成される。Ｎ電極１５２には、ボンディングワイヤ２２０の一端が接続される。ボンディングワイヤ２２０の他端は、サブマウント２１０上の配線パターンと接続される。

積層成長層１２０の上（図１においては紙面下側）であって、ｍ個のレーザ共振器１０２それぞれに対応する位置には、Ｐ電極１５０が形成される。具体的には、絶縁層１４０は、レーザ共振器１０２に対応する部分に開口が形成されており、Ｐ型コンタクト層１２６と接するＰ電極１５０が形成される。Ｐ電極１５０は、レーザ共振器１０２を駆動するために使用されるため、駆動用電極と称する。

また、バンク１０６に対応する領域には、Ｐ電極１５０と隣接して、幅広電極（バンク電極とも称する）１５４が形成される。この幅広電極１５４は、主としてサブマウント２１０との接合を目的としたものであるから、接合用電極とも称する。図１の実施例では、Ｐ電極１５０と幅広電極１５４は電気的に絶縁されている。Ｎ電極１５２を上部電極と称する。またＰ電極１５０および幅広電極１５４を下部電極と総称する。

半導体レーザチップ１００Ａは、サブマウント２１０にジャンクションダウン実装される。サブマウント２１０は、放熱性に優れた基板を用いることができ、たとえば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミック基板が好適である。ジャンクションダウン実装は、半導体レーザチップ１００Ａの積層成長層１２０が、サブマウント２１０と向き合う態様での実装であり、具体的にはＰ電極１５０が、はんだ２１４によって、サブマウント２１０上の配線パターン２１２と電気的に接続され、機械的に接合される。また幅広電極１５４が、はんだ２１８によって、配線パターン２１６と機械的に接合される。

ジャンクションダウン実装は、発熱部であるレーザ共振器１０２がサブマウント２１０に近づくため、冷却効率が高いという利点を有する。

ｘ軸方向に関して、レーザ共振器１０２の位置ｘｃについて説明する。ｍ＝１の場合、位置ｘｃは、エミッタ１０４の中心位置、言い換えると、電流狭窄構造（リッジ構造）の中心である。

ｘｐは、半導体基板１１０の第１面Ｓ１の中心であり、基準位置と称する。ｘｎは、半導体基板１１０の第２面Ｓ２の中心である。半導体レーザチップ１００Ａをサブマウント２１０に接合する際には、第２面Ｓ２の中心位置ｘｎをコレット等で吸着し、はんだを塗布したサブマウント２１０に押し付けるようにして荷重をかける。すなわち、第２面Ｓ２の中心位置ｘｎは、ダイボンディング時の荷重位置とみなすことができる。なお、実際の荷重位置は、中心位置ｘｎからずれていてもよい。

本実施形態において、レーザ共振器１０２は、基準位置ｘｐから見て第２面Ｓ２の中心位置である荷重位置ｘｎとは反対側に位置している。言い換えると、レーザ共振器１０２は、半導体基板の第２面の中心から見て、半導体基板の第１面の中心を挟んで反対側に位置している。さらに言い換えると、レーザ共振器１０２は、荷重位置ｘｎから遠ざかる位置ｘｃにオフセットして配置される。これにより、ダイボンディングに際して、レーザ共振器１０２にかかる荷重を低減でき、機械的および光学的な影響を小さくできる。

図１では、半導体基板１１０は、ペレタイズ面Ｓｐ１，Ｓｐ２が傾いている。これを傾角基板あるいは傾斜基板という。半導体基板１１０の第１ペレタイズ面Ｓｐ１は、第１面Ｓ１となす角が鋭角（＜９０°）であり、半導体基板１１０の第２ペレタイズ面Ｓｐ２は、第１面Ｓ１となす角が鈍角（＞９０°）である。レーザ共振器１０２の位置ｘｃは、基準位置ｘｐよりも、第１ペレタイズ面Ｓｐ１側の位置となっている。

以上が半導体レーザ装置２００Ａの構成である。

ダイボンディング時の荷重は、位置ｘｎにおいて最も大きくなる。仮に、レーザ共振器１０２を、半導体基板１１０の第１面Ｓ１の中心である基準位置ｘｐに配置したとすると、レーザ共振器１０２に、大きな荷重がかかる。この荷重は、レーザ共振器１０２に対して機械的に好ましくない影響を与え、信頼性を低下させるおそれがある。図１の構造によれば、レーザ共振器１０２が、荷重位置ｘｎから遠い位置に配置されるため、ダイボンディング時にレーザ共振器１０２に直接、大きな荷重がかかるのを防止でき、信頼性を改善できる。

図１の構造は、レーザ共振器１０２の残留応力を減らすことができる。残留応力は、レーザ共振器１０２に対して光学的にも影響を及ぼす。具体的には残留応力は、導波路の屈折率変化を引き起こし、意図せぬ波長シフトや、導波方向のずれの原因となる。図１の構造によれば、残留応力を低減できるため、光学的な性能を安定させることができる。

また、幅広電極１５４が、荷重位置ｘｎに存在することとなるため、はんだ２１８による接合強度を高めることができる。

続いて半導体レーザ装置２００Ａの変形例を説明する。

（変形例１）
図２は、変形例１に係る半導体レーザ装置２００Ａａの断面図である。半導体レーザ装置２００Ａａでは、Ｐ電極１５０と幅広電極１５４が電気的に連続して形成されている。また配線パターン２１２と２１６も電気的に連続している。

（変形例２）
図３は、変形例２に係る半導体レーザ装置２００Ａｂの断面図である。この変形例では、レーザ共振器１０２の位置ｘｃが、図１の半導体レーザ装置２００Ａよりも、さらに第１ペレタイズ面Ｓｐ１に近い位置にオフセットしている。

図３において、ｘｄは、Ｎ電極１５２の第１ペレタイズ面Ｓｐ１側の端の位置を示している。この変形例では、レーザ共振器１０２の位置ｘｃは、位置ｘｄよりもさらに第１ペレタイズ面Ｓｐ１寄りである。

図４は、レーザ共振器１０２の位置ｘｃを説明する図である。半導体レーザチップ１００Ａの端部をｘ座標の原点にとる。ｘｄは、Ｎ電極１５２の電極の端部の位置を表し、ｘｅは、半導体基板１１０の第２面の端部の位置を表す。ｘｃ，ｘｅ，ｘｄはそれぞれ、半導体レーザチップ１００Ａの端部からの距離を表す。

この場合において、
ｘｃ≦ｘｄ
を満たすことが好ましい。たとえば半導体基板１１０の傾角θが１０°、半導体基板１１０および積層成長層１２０の合計厚さｔが１００μｍであるとき、ｘｅ＝１００μｍ×ｔａｎ１０°≒１８μｍとなる。チップ端ｘｅからのＮ電極１５２の端部までの距離を２０μｍとすれば、ｘｄ＝３８μｍとなる。したがって、ｘｃ≦３８μｍを満たすように設計すればよい。

応力の影響をさらに低減するためには、
ｘｃ≦ｘｅ
とすることが好ましい。ｔ＝１００μｍ、θ＝１０°であるとき、ｘｃ≦１８μｍを満たせばよい。

位置ｘｃと厚さｔは、ｘｃ＜ｔ／３の関係を満たしてもよい。ｔ＝１００μｍの場合、ｘｃ≦３３μｍとなる。

位置ｘｃの下限は、ビーム径やＰ電極１５０の厚さによって制約される。具体的には、ｘｃは１μｍより大きくすると、性能の安定と、量産に耐えうる歩留まりが見込まれる。さらには、製造上の安定性を考慮すると、ｘｃ≧４μｍとすればより好適である。

まとめると、レーザ共振器１０２と半導体レーザチップ１００Ａの端部の距離ｘｃは、上記実施例においては、好ましくは３８μｍ以下であり、より好ましくは１８μｍ以下である。また距離ｘｃは、好ましくは１μｍ以上であり、より好ましくは４μｍ以上である。

（変形例３）
半導体レーザチップ１００Ａは、ペレタイズおよび劈開により、１枚のウェハから切り出して個片化したものである。変形例２のように、レーザ共振器１０２の位置ｘｃを、第１ペレタイズ面Ｓｐ１に近づけると、ペレタイズ線（ペレタイズ面）の位置がｘ軸方向にずれた場合に、レーザ共振器１０２の光学的あるいは機械的な特性に影響を及ぼすおそれがある。したがって、ペレタイズの位置の精度を高める必要がある。

図５（ａ）～図５（ｃ）は、変形例３に係る半導体レーザチップ１００Ａｃの断面図である。図５（ａ）は、ペレタイズ前の半導体レーザチップ１００Ａｃを、図５（ｃ）は、ペレタイズ後の半導体レーザチップ１００Ａｃを示している。

図５（ａ）に示すように、ペレタイズ前において、隣接する半導体レーザチップ１００Ａｃの間には、ウェハプロセスにおいてペレタイズ溝１６０が形成される。たとえば、半導体基板１１０上に、Ｐ型コンタクト層１２６まで形成した後に、エッチングによりペレタイズ溝１６０が形成される。その後、絶縁層や電極が形成される。

ペレタイズ溝１６０は半導体基板１１０に対して垂直であり、ペレタイズ溝１６０の深さは、発光層１３０より深く、少なくともＮ型クラッド層１２２まで達している。ペレタイズ溝１６の深さは、半導体基板１１０まで達していてもよい。

ペレタイズ工程では、ペレタイズ溝１６０を通過するペレタイズ線１６２に沿って、ウェハを割ることにより、半導体レーザチップ１００Ａｃが切り出される。なお、ペレタイズ線１６２は通常、半導体基板１１０の結晶方位に沿った線となる。

図５（ｂ）を参照する。個片化された半導体レーザチップ１００Ａｃの第１ペレタイズ面Ｓｐ１側に着目する。ペレタイズ溝を形成した後に、ペレタイズを行うと、積層成長層１２０の側面は、ペレタイズ溝１６０の跡が残るため、半導体基板１１０の表面に対して、実質的に垂直な方向を向く。一方、半導体基板１１０のペレタイズ面Ｓｐ１は、半導体基板１１０の結晶方位に応じた角度を向いている。その結果、半導体レーザチップ１００Ａｃの側面は、平坦とはならずに、角度φが付くこととなる。

第２ペレタイズ面Ｓｐ２側に着目する。積層成長層１２０の側面には、ペレタイズ溝１６０の跡の大部分が残り、Ｊ字形状の断面となる。一方、半導体基板１１０の側面（ペレタイズ面Ｓｐ２）は、半導体基板１１０の結晶方位に応じた方向θを向いている。

図５（ｂ）に示すように、絶縁層１４０は、ペレタイズ溝１６０の表面にも形成することが好ましい。これにより、半導体レーザチップ１００Ａｃの側面Ｓｐ１，Ｓｐ２において、ＰＮ接合部分を保護できるため、はんだや異物によるショートなどを防止できる。側面におけるＰＮ接合の保護を、ペレタイズ溝１６０を形成しない一般的な製造方法で実現しようとした場合、ペレタイズ後に、追加のプロセスで保護膜を形成する必要がある。これに対して、ペレタイズ溝１６０の表面に絶縁層１４０を形成しておけば、ペレタイズ後の追加のプロセスが不要であるという利点がある。

図５（ｃ）には、ペレタイズ溝１６０の変形例が示される。この例では、ペレタイズ溝１６０の表面に、絶縁層１４０が形成され、さらにその上に、電極１５１が形成される。この電極１５１は、Ｐ電極１５０と連続していることが望ましい。

図５（ｃ）の構造によれば、絶縁層１４０によるＰＮ接合の保護の効果が得られる。さらに、追加の電極１５１が、放熱性を高める機能を奏する。この電極１５１は、熱源となるレーザ共振器１０２に近い位置に存在しているため、高い放熱効果が期待できる。電極１５１をＰ電極１５０と連続させることにより、放熱効果を一層高めることができる。

（変形例４）
図６は、変形例４に係る半導体レーザ装置２００Ａｄの断面図である。この変形例では、半導体基板１１０として、傾角基板に代えて、ペレタイズ面が垂直な、断面が長方形の基板が使用される。この変形例では、荷重位置ｘｎが半導体基板１１０の第１面Ｓ１の中心である基準位置ｘｐと一致している点である。この場合においても、レーザ共振器１０２は、荷重位置ｘｎから見て、基準位置ｘｐを始点に遠ざかる位置ｘｃに存在するという条件が満たされている。

（変形例５）
図７は、変形例５に係る半導体レーザ装置２００Ａｅの断面図である。この変形例では、図６と同様に、ペレタイズ面が垂直な半導体基板１１０が使用される。図７には、ダイボンディングの様子が示されている。半導体レーザチップ１００Ａｅは、コレット１０によってサブマウント２１０に対して押え付けられる。この変形例では、コレット１０の位置ｘｚは、第２面Ｓ２の中心ｘｎからずれており、位置ｘｚが正確な荷重位置となる。この場合、レーザ共振器１０２は、荷重位置ｘｚからみて、基準位置ｘｐのペレタイズ面に近い側に位置する。

（変形例６）
図８は、変形例６に係る半導体レーザ装置２００Ａｆの断面図である。この変形例では、半導体基板１１０として、断面が台形の傾角基板が使用される。

（変形例７）
図９は、変形例７に係る半導体レーザ装置２００Ａｇの断面図である。この変形例では、リッジと隣接するバンクが省略されている。幅広電極１５４は、荷重位置ｘｎを含む広い範囲にわたって形成される。図９の幅広電極１５４の厚さは、図１等の幅広電極１５４の厚さに比べて大きく、本変形例ではサブマウント２１０と接合時にレーザ共振器１０２と同程度の高さを構成している。

（その他の変形例）
Ｐ電極１５０と隣接して、接合用電極として幅広電極１５４が形成されているが、接合用電極の幅や構造は特に限定されない。たとえば、幅が狭い電極を、ｘ軸方向に複数並べて配置してもよい。言い換えると、幅広電極１５４をｘ軸方向に複数に分割して形成してもよい。

（実施例２）
図１０は、実施例２に係る半導体レーザ装置２００Ｂの断面図である。半導体レーザ装置２００Ｂは、マルチビームレーザであり、ｘ軸方向に離間して形成される複数ｍ個（ｍ≧２）のレーザ共振器１０２＿１～１０２＿ｍを備える。図７ではｍ＝２である。

ｍ≧２の場合、ｍ個のレーザ共振器１０２の位置ｘｃは、一方の端のレーザ共振器１０２＿１のエミッタ１０４＿１と、他方の端のレーザ共振器１０２＿ｍのエミッタ１０４＿ｍとの中心位置である。ｍ＝２の例では、両端のレーザ共振器１０２＿１，１０２＿２それぞれの位置をｘ１，ｘ２とすれば、ｘｃ＝（ｘ１＋ｘ２）／２となる。

実施例１と同様に、２個のレーザ共振器１０２＿１，１０２＿２の中心位置ｘｃは、荷重位置ｘｎから見て、基準位置ｘｐと反対側である。つまり２個のレーザ共振器１０２＿１，１０２＿２の中心位置ｘｃは、荷重位置ｘｎから遠ざかる方向にオフセットしている（図中、(i)）。

さらに言えば、２個のレーザ共振器１０２＿１，１０２＿２それぞれの位置ｘ１，ｘ２も、基準位置ｘｐを始点として、荷重位置ｘｎから遠ざかる同じ方向にオフセットしていると把握できる（図中、(ii)、(iii)）。

実施例２に関する変形例を説明する。

（変形例８）
図１１は、変形例８に係る半導体レーザ装置１００Ｂａの断面図である。この変形例において、レーザ共振器１０２＿１、１０２＿２のＰ電極１５０＿１，１５０＿２の幅Δｘ１，Δｘ２が異なっている。電極幅Δｘ１，Δｘ２によって、レーザ共振器１０２＿１，１０２＿２の放熱特性を調整することができ、レーザ共振器１０２＿１，１０２＿２の動作温度を均一化できる。また電極幅Δｘ１，Δｘ２によって、レーザ共振器１０２＿１，１０２＿２の残留応力を調整することができ、レーザ共振器１０２＿１，１０２＿２の光学的特性を均一化できる。

（その他の変形例）
図１０では、ｍ＝２を例示したが、ｍは３以上であってもよい。また実施例１に関連して説明した変形例は、実施例２に適用することが可能である。

（実施例３）
図１２は、実施例３に係る半導体レーザ装置２００Ｃの断面図である。半導体レーザ装置２００Ｃは、マルチビームレーザであり、２個の半導体レーザチップ１００Ｃと、サブマウント２１０と、を備える。２個の半導体レーザチップ１００Ｃは、実施例１の半導体レーザチップ１００Ａと同様の構成を有しており、ｘ軸方向に関して対称である。

実施例１で説明したように、レーザ共振器１０２を第１ペレタイズ面Ｓｐ１に近接して形成することにより、２つのエミッタ１０４の距離Ｗａは、半導体レーザ装置２００Ｃの用途に応じて設計されるが、たとえば１００μｍ以下である。２個の半導体レーザチップ１００Ｃのギャップｇをゼロ付近まで近づけた場合、レーザ共振器１０２の位置ｘｃと、半導体レーザチップ１００Ｃの端部の距離Ｗｅは、Ｗａ／２＝５０μｍ以下となる。

より具体的には、一例として、２つのエミッタ１０４の距離Ｗａは、Ｗａ≦５０μｍとすることができる。この場合、距離Ｗｅは≦２５μｍとなる。Ｗａ≦３０μｍとすれば、Ｗｅ≦１５μｍとなる。

実施例３において、半導体レーザチップ１００Ｃの半導体基板１１０は、傾角基板に限定されず、図６や図８の半導体基板１１０であってもよい。

また実施例３において、半導体レーザチップ１００Ｃは、２個、またはそれより多いレーザ共振器１０２を有してもよい。この場合、ｘ軸方向に関して線対称になるように図１０の半導体レーザチップ１００Ｂを構成および配置してもよい。

（実施例４）
図１３は、実施例４に係る半導体レーザ装置２００Ｄの断面図である。これまでの説明では、半導体レーザチップ１００の第２面Ｓ２の中心付近に、ダイボンディング時の荷重位置が存在するものと仮定して説明した。実施例４では、Ｎ電極１５２が、半導体レーザチップ１００Ｄの第２面Ｓ２において、右側（あるいは左側）にオフセットして配置される。この場合、コレットの吸着位置は、Ｎ電極１５２の中心付近となり、荷重位置ｘｎは、第２面Ｓ２の中心から外れることとなる。

実施例４では、Ｎ電極１５２の中心を荷重位置ｘｎであるものとして設計される。レーザ共振器１０２は、Ｎ電極１５２の中心である荷重位置ｘｎから見て、基準位置ｘｐと反対側に位置している。言い換えると、レーザ共振器１０２は、基準位置ｘｐを始点として、荷重位置ｘｎから遠ざかる位置ｘｃにオフセットして配置される。これにより、ダイボンディングに際して、レーザ共振器１０２にかかる荷重を低減でき、機械的および光学的な影響を小さくできる。

（実施例５）
実施例１～３では、半導体レーザチップ１００の第２面Ｓ２の中心付近に荷重位置ｘｎが存在することを前提として、実施例４では、Ｎ電極１５２の中心付近に荷重位置ｘｎが存在することを前提とした。実施例５では、実施例４と同様に図１３を用いて説明できるが、ボンディングワイヤ２２０の中心位置の近傍に、荷重位置ｘｎが存在することを前提として、レーザ共振器１０２の位置が決められる。すなわち、レーザ共振器１０２は、ボンディングワイヤ２２０の中心である荷重位置ｘｎから見て、基準位置ｘｐと反対側のペレタイズ面Ｓｐ１に近い側に位置している。言い換えると、レーザ共振器１０２は、基準位置ｘｐを始点として、荷重位置ｘｎから遠ざかる位置ｘｃにオフセットして配置される。これにより、ダイボンディングに際して、レーザ共振器１０２にかかる荷重を低減でき、機械的および光学的な影響を小さくできる。

実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

１００ 半導体レーザチップ
１０２ レーザ共振器
１１０ 半導体基板
１２０ 積層成長層
１２２ Ｎ型クラッド層
１２４ Ｐ型クラッド層
１２６ Ｐ型コンタクト層
１３０ 発光層
１４０ 絶縁層
１５０ Ｐ電極
１５２ Ｎ電極
１５４ 幅広電極
１６０ ペレタイズ溝
Ｓｐ１ 第１ペレタイズ面
Ｓｐ２ 第２ペレタイズ面
２００ 半導体レーザ装置
２１０ サブマウント
２２０ ボンディングワイヤ

Claims (8)

1. 半導体レーザ装置であって、
   サブマウントと、
   前記サブマウントに対して、ジャンクションダウン実装された端面発光型の半導体レーザチップと、
   を備え、
   前記半導体レーザチップは、
   半導体基板と、
   前記半導体基板の第１面に形成される第１導電型クラッド層、発光層、第２導電型クラッド層を含む積層成長層であって、ｍ個（ｍ≧１）のレーザ共振器が形成されている積層成長層と、
   前記ｍ個のレーザ共振器と接続されるｍ個のＰ電極と、
   前記半導体基板の第２面に形成されるＮ電極と、
   を有し、
   ビームの出射方向をｚ軸、前記半導体基板の厚さ方向をｙ軸、ｚ軸およびｙ軸と直交する方向をｘ軸ととるとき、
   前記ｘ軸方向に関して、前記ｍ個のレーザ共振器は、前記半導体基板の前記第２面の中心の直下を除く領域に存在することを特徴とする半導体レーザ装置。
2. 前記半導体基板は、前記第１面とのなす角度が鋭角である第１ペレタイズ面および前記第１面とのなす角度が鈍角である第２ペレタイズ面を有する傾角基板であり、
   前記ｘ軸方向に関して、前記ｍ個のレーザ共振器の位置は、前記第１面の中心よりも、前記第１ペレタイズ面側であることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ装置。
3. 前記ｍ個のレーザ共振器のうち、前記第１ペレタイズ面に最も近いレーザ共振器の位置は、前記Ｎ電極の前記第１ペレタイズ面側の端よりも、前記第１ペレタイズ面側であることを特徴とする請求項２に記載の半導体レーザ装置。
4. 前記半導体レーザチップの側面は、前記サブマウントに近い第１部分において、前記サブマウントに対して実質的に垂直であり、前記サブマウントから遠い第２部分において、傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ装置。
5. 前記半導体レーザチップの側面は、前記第１部分において、絶縁層によって覆われていることを特徴とする請求項４に記載の半導体レーザ装置。
6. 前記半導体レーザチップの側面の前記絶縁層は、金属層によって覆われていることを特徴とする請求項５に記載の半導体レーザ装置。
7. 前記半導体レーザチップは、
   前記ｍ個のＰ電極と隣接しており、前記第２面の中心を含む領域に形成される幅広電極をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ装置。
8. ｍ≧２であり、前記Ｐ電極の幅は、前記レーザ共振器ごとに異なることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ装置。

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