JP3200916B2 - 半導体レーザ及び半導体レーザ素子 - Google Patents

半導体レーザ及び半導体レーザ素子

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JP3200916B2
JP3200916B2 JP02824592A JP2824592A JP3200916B2 JP 3200916 B2 JP3200916 B2 JP 3200916B2 JP 02824592 A JP02824592 A JP 02824592A JP 2824592 A JP2824592 A JP 2824592A JP 3200916 B2 JP3200916 B2 JP 3200916B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マルチビームの量子井
戸構造の半導体レーザ、特に好ましくはサブプレートに
実装可能な半導体レーザ及び半導体レーザ素子に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、マルチビームの量子井戸構造の半
導体レーザでは、各光ビームを導く光導波路の間隔に関
して明確な限定がなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、半導体レーザ
をジャンクションダウンで実装する場合、各光ビームを
導く光導波路の間隔が狭すぎると、1つの光導波路の融
着用金属と、隣接する光導波路の融着用金属がダイボン
ディングする際に接触してしまうため、各々の光ビーム
を独立に駆動することができなくなってしまった。
【0004】そこで本発明はこのような問題点を解決す
るもので、その目的は、複数の光ビームを独立に駆動で
きる、信頼性の高い半導体レーザを提供するところにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明における請求項1
に記載の半導体レーザは、同一基板上に2つ以上の光導
波路を有する半導体レーザであって、前記光導波路それ
ぞれの中央の間隔が200μm以上で構成され、前記半
導体レーザをサブプレートに実装可能な2つ以上の融着
用部材を備え、前記融着用部材は、前記基板面に平行
で、かつ、前記光導波路からのレーザ光の出射方向と垂
直方向における長さが150μm以上であり、かつ、隣
合う融着用部材との間隔が50μm以上であるととも
に、前記半導体レーザを前記サブプレートに実装する際
に該サブプレート上に形成された配線用電極とそれぞれ
一致するよう配列されていることを特徴とする。また、
請求項2に記載の半導体レーザは、前記融着用部材が複
数の金属層により構成されることを特徴とする。更に、
請求項3記載の半導体レーザ素子は、請求項1又は2記
載の半導体レーザとサブプレートを有し、該半導体レー
ザが該サブプレートにジャンクションダウンで実装され
たことを特徴とする。
【0006】
【実施例】実施例に、3ビームの高出力パルス駆動半導
体レーザ素子の場合を述べる。
【0007】本発明の実施例における半導体レーザの斜
視図を図1に示す。以下に製造順序に従い説明する。n
型GaAs基板101上に、n型GaAsバッファ層1
02を0.5μm、n型Al0.31Ga0.69Asクラッド
層103を1.0μm、n型Al0.21Ga0.79As光閉
じ込め層104を0.1μm、GaAsとAl0.21Ga
0.79Asから成る多重量子井戸活性層105、p型Al
0.21Ga0.79光閉じ込め層106を0.5μm、p型A
0.31Ga0.69Asクラッド層107を1.0μm、p
型GaAsコンタクト層108を0.6μmを順次有機
金属化学気相成長法で成長する。
【0008】図2に、図1における多重量子井戸活性層
105の詳細を示す断面図を示す。GaAs量子井戸層
201が3層、Al0.21Ga0.79As障壁層202が2
層、交互に形成されている。ここで量子井戸層の厚さ1
0nm、障壁層の厚さ7nmである。
【0009】次に熱CVD法によりSiO2 層109を
堆積させ、通常のフォト工程とエッチング工程により、
ストライプ状にp型GaAsコンタクト層108を露出
させた部分を3本形成する。露出部の幅は300μm
で、その間隔は700μmである。
【0010】p型オーミック電極110A、110B、
110Cを、レジストパターニング、蒸着及びリフトオ
フ工程で形成した後、n型GaAs基板101の裏面を
研磨し、n型オーミック電極111を形成する。
【0011】最後に、p型オーミック電極110A、1
10B、110Cの上部に融着用金属層112A、11
2B、112Cを形成する。この後ウェハを共振器方向
に垂直な面でへき開し、へき開面に誘電体膜をコーティ
ングした後、個々にチップをへき開して半導体レーザを
完成する。
【0012】図3に本実施例の半導体レーザの上視図を
示す。半導体レーザのx方向の長さは450μm、y方
向の長さは3mmで、露出した3本のp型GaAsコン
タクト層108の各中心間の間隔は1mmである。融着
用金属層112A、112B、112Cはx方向の長さ
300μm、y方向の長さ500μmで、その中心はp
型GaAsコンタクト層108の各中央に一致してい
る。また隣合う融着用金属層どうしの間隔は500μm
である。融着用金属層はp型オーミック電極側から順
に、Cr層、Au層、AuSn層、Sn層で構成され、
その主体であるAuSn層の厚さは1μmである。
【0013】この半導体レーザをサブプレートにダイボ
ンディングした斜視図を図4に示す。半導体レーザはn
型オーミック電極111が上に、エピタキシャル成長層
401を下にしてジャンクションダウンでサブプレート
402にダイボンディングされる。この際、融着用金属
層112A、112B、112Cは、配線用電極403
A、403B、403Cとそれぞれ一致するようにダイ
ボンディングされる。ダイボンディング後の融着用金属
層112A、112B、112Cは、ダイボンディング
時の熱と加重により、図3の点線で示した範囲へ広がる
が、各々は接触しない。したがって、レーザ光はp型G
aAsコンタクト層108を露出させた部分の直下の多
重量子井戸活性層105から図3及び図4のx方向へ出
射されるが、この時、通電する3つの配線用電極を選べ
ば3本の光ビームを独立に制御できる。
【0014】この半導体レーザのそれぞれの光ビーム
を、パルス幅50n秒、7kHzでパルス駆動すると、
光出力の先頭値で50Wの最大光出力が得られる。
【0015】表1に、露出した3本のp型GaAsコン
タクト層108の各中心間の間隔(A)、各融着用金属
層112A、112B、112Cのy方向の長さ
(B)、隣合う融着用金属層どうしの間隔(C=A−
B)と、各光ビーム電極間の短絡の有無、及びボンディ
ング強度の良否の関係を示す。ここでは露出したp型G
aAsコンタクト層108の幅を50μmとしている。
【0016】表1に示すように、融着金属層のy方向の
長さは、150μm以上ないとボンディング強度が低下
し、振動などにより取れる可能性がでてくる。また隣合
う融着金属層との間隔は50μm以上ないと短絡してし
まう。したがって、光導波路の間隔(ここでは、露出し
たp型GaAsコンタクト層108の各中心間の間隔に
等しい。)が200μm以上なければならないことがわ
かる。表1の結果は、融着金属層の種類、膜厚、ダイボ
ンディング条件によって、若干違いがでるが、いずれも
200μm以上は必要である。また半導体レーザは、融
着金属層を介して、放熱を行なうため、融着金属層は短
絡を起こさない範囲で、なるべく広い範囲になることが
望ましく、光導波路の間隔を200μm以上にして融着
金属層の範囲を拡大すれば、同時に半導体レーザの温度
特性を改善することになる。
【0017】このように光導波路の間隔を200μm以
上にすることによって、各光ビームを独立に駆動するこ
とができ、かつ、十分なダイボンディング強度の得られ
る実装が可能な、温度特性の良い半導体レーザができ
る。
【0018】
【表1】
【0019】本実施例では、SiO2 で電流狭窄された
3ビームの半導体レーザの場合を述べたが、埋め込み構
造や、リッジ構造など他の構造、あるいは他の材料であ
っても、もちろん本発明は有効である。
【0020】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば以下
のような効果を有する。
【0021】半導体レーザをサブプレートに実装可能な
融着用部材の、基板面に平行で、かつ、光導波路からの
レーザ光の出射方向と垂直方向における長さを150μ
m以上とすることにより、十分なボンディング強度を保
つことができ、また、隣合う融着用部材の間隔を50μ
m以上とすることにより、融着用部材のしみだしによる
短絡のないダイボンディングが可能なマルチビームの半
導体レーザが得られる。また、光導波路の中央の間隔に
おける限定を、200μm以上と明確にすることができ
る。更に、融着する範囲が広くとれるので、放熱性が良
くなり、温度特性の優れたマルチビームの量子井戸構造
半導体レーザができる。その結果、特に量子井戸構造の
特色を活かした、広い温度範囲での高出力発振が、独立
した複数の光ビームで可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に於ける半導体レーザの斜視
図。
【図2】本発明の実施例に於ける半導体レーザの多重量
子井戸層の詳細を示す断面図。
【図3】本発明の実施例に於ける半導体レーザの上視
図。
【図4】本発明の実施例に於ける半導体レーザをサブプ
レートにダイボンディングした斜視図。
【符号の説明】
101 n型GaAs基板 102 n型GaAsバッファ層 103 n型Al0.31Ga0.69Asクラッド層 104 n型Al0.21Ga0.79As光閉じ込め層 105 多重量子井戸活性層 106 p型Al0.21Ga0.79光閉じ込め層 107 p型Al0.31Ga0.69Asクラッド層 108 p型GaAsコンタクト層 109 SiO2層 110A、110B、110C p型オーミック電極 111 n型オーミック電極 112A、112B、112C 融着用金属層 201 GaAs量子井戸層 202 Al0.21Ga0.79As障壁層 401 エピタキシャル成長層 402 サブプレート 403A、403B、403C 配線用電極
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/00 - 5/50

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 同一基板上に2つ以上の光導波路を有す
    る半導体レーザにおいて、 前記光導波路それぞれの中央の間隔が200μm以上で
    構成され、 前記半導体レーザをサブプレートに実装可能な2つ以上
    の融着用部材を備え、 前記融着用部材は、 前記基板面に平行で、かつ、前記光導波路からのレーザ
    光の出射方向と垂直方向における長さが150μm以上
    であり、 かつ、隣合う融着用部材との間隔が50μm以上である
    とともに、 前記半導体レーザを前記サブプレートに実装する際に該
    サブプレート上に形成された配線用電極とそれぞれ一致
    するよう配列されていることを特徴とする半導体レー
    ザ。
  2. 【請求項2】 前記融着用部材が複数の金属層により構
    成されることを特徴とする請求項1記載の半導体レー
    ザ。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の半導体レーザとサ
    ブプレートを有し、該半導体レーザが該サブプレートに
    ジャンクションダウンで実装されたことを特徴とする半
    導体レーザ素子。
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