JP7493649B2 - 半導体レーザ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体レーザ装置に関する。
特許文献1は、半導体層と、半導体層の上に形成された絶縁層と、絶縁層の上に形成された電極と、を含む、半導体レーザ装置を開示している。半導体層は、レーザ光が生成される発光領域および発光領域外の非発光領域を有している。絶縁層は、発光領域および非発光領域を被覆している。電極は、絶縁層を挟んで発光領域および非発光領域を被覆し、絶縁層を貫通して発光領域に電気的に接続されている。電極において発光領域を被覆する部分には、ボンディングワイヤ(導線)が外部接続される。
特開2012-227313号公報
発光領域を縮小する事によって、レーザ光の指向性を向上できる。しかし、この場合には、発光領域の上において導線の接続領域を確保することが困難となる。また、導線の接続時の外力や応力に起因して、発光領域に不具合が生じる可能性もある。
本発明の一実施形態は、導線によるデザイン制限を受けずに、発光領域の縮小を適切に図ることができる半導体レーザ装置を提供する。
本発明の一実施形態は、第1幅を有する発光領域、および、前記発光領域外の領域に形成され、前記第1幅を超える第2幅を有するパッド領域を含む半導体層と、前記発光領域および前記パッド領域を被覆する絶縁層と、前記絶縁層を貫通して前記発光領域に電気的に接続された内部接続領域、および、前記絶縁層を挟んで前記パッド領域を被覆し、導線に外部接続される外部接続領域を有する配線電極と、を含む、半導体レーザ装置を提供する。
この半導体レーザ装置によれば、導線によるデザイン制限を受けずに、発光領域の縮小を適切に図ることができる。
本発明における上述の、またはさらに他の目的、特徴および効果は、添付図面を参照して次に述べる実施形態の説明により明らかにされる。
図1は、本発明の第1実施形態に係る半導体レーザ装置を、当該半導体レーザ装置に接続される導線と共に示す斜視図である。 図2は、図1に示す半導体レーザ装置の平面図である。 図3は、図2に示すIII-III線に沿う断面図である。 図4は、図3に示す発光領域の拡大断面図である。 図5は、図3に示すパッド領域の拡大断面図である。 図6は、図3に示す外側領域の拡大断面図である。 図7は、発光ユニット層の一構造例を説明するための図である。 図8は、トンネル接合層の一構造例を説明するための図である。 図9は、本発明の第2実施形態に係る半導体レーザ装置を、当該半導体レーザ装置に接続される導線と共に示す斜視図である。 図10は、図9に示す半導体レーザ装置の平面図である。 図11は、図10に示すXI-XI線に沿う断面図である。 図12は、本発明の第3実施形態に係る半導体レーザ装置を、当該半導体レーザ装置に接続される導線と共に示す斜視図である。 図13は、第1形態例に係るパッケージを示す分離斜視図である。 図14は、第2形態例に係るパッケージを示す平面図である。 図15は、図14に示すXV-XV線に沿う断面図である。 図16は、第3形態例に係るパッケージを示す平面図である。 図17は、図16に示すパッケージの底面図である。 図18は、図17に示すXVIII-XVIII線に沿う断面図である。
図1は、本発明の第1実施形態に係る半導体レーザ装置1を、当該半導体レーザ装置1に接続される導線34と共に示す斜視図である。図2は、図1に示す半導体レーザ装置1の平面図である。図3は、図2に示すIII-III線に沿う断面図である。
図4は、図3に示す発光領域31の拡大断面図である。図5は、図3に示すパッド領域32の拡大断面図である。図6は、図3に示す外側領域33の拡大断面図である。図7は、発光ユニット層13の一構造例を説明するための図である。図8は、トンネル接合層14の一構造例を説明するための図である。
図1~図3を参照して、半導体レーザ装置1は、直方体形状に形成された基板2を含む。基板2は、この形態では、n型不純物が添加されたGaAs(ガリウム-砒素)基板からなる。n型不純物は、Si(シリコン)、Te(テルル)、および、Se(セレン)の少なくとも1種を含んでいてもよい。
基板2は、一方側の第1基板主面3、他方側の第2基板主面4、ならびに、第1基板主面3および第2基板主面4を接続する基板側面5A,5B,5C,5Dを含む。第1基板主面3および第2基板主面4は、それらの法線方向Zから見た平面視(以下、単に「平面視」という。)において四角形状(この形態では、長方形状)に形成されている。
基板側面5A~5Dは、第1基板側面5A、第2基板側面5B、第3基板側面5Cおよび第4基板側面5Dを含む。第1基板側面5Aおよび第2基板側面5Bは、基板2の長辺を形成している。第1基板側面5Aおよび第2基板側面5Bは、第1方向Xに沿って延び、第1方向Xに交差する第2方向Yに互いに対向している。第2方向Yは、より具体的には、第1方向Xに直交している。
第3基板側面5Cおよび第4基板側面5Dは、基板2の短辺を形成している。第3基板側面5Cおよび第4基板側面5Dは、第2方向Yに沿って延び、第1方向Xに互いに対向している。基板側面5A~5Dのうちの少なくとも基板側面5Cおよび基板側面5Dは、鏡面化されていることが好ましい。基板側面5A~5Dの全てが、鏡面化されていてもよい。基板側面5A~5Dは、劈開面であってもよい。
基板2の厚さは、50μm以上350μm以下であってもよい。厚さは、50μm以上100μm以下、100μm以上150μm以下、150μm以上200μm以下、200μm以上250μm以下、250μm以上300μm以下、または、300μm以上350μm以下であってもよい。
第1基板側面5A(第2基板側面5B)の長さL1は、200μm以上1000μm以下であってもよい。長さL1は、200μm以上400μm以下、400μm以上600μm以下、600μm以上800μm以下、または、800μm以上1000μm以下であってもよい。長さL1は、この形態では、500μm以上700μm以下である。
第3基板側面5C(第4基板側面5D)の長さL2は、50μm以上600μm以下であってもよい。長さL2は、50μm以上100μm以下、100μm以上200μm以下、200μm以上300μm以下、300μm以上400μm以下、400μm以上500μm以下、または、500μm以上600μm以下であってもよい。長さL2は、この形態では、300μm以上500μm以下である。
半導体レーザ装置1は、第1基板主面3の上に形成された半導体層6をさらに含む。半導体層6は、エピタキシャル成長法によって、第1基板主面3の上に形成されている。半導体層6は、レーザ光を生成する。半導体層6は、800nm以上1000nm以下の範囲にピーク発光波長を有するレーザ光を生成する。つまり、半導体層6は、赤外領域のレーザ光を生成する。
半導体層6は、半導体主面7、および、半導体側面8A,8B,8C,8Dを含む。半導体主面7は、平面視において四角形状(この形態では、長方形状)に形成されている。半導体側面8A~8Dは、第1半導体側面8A、第2半導体側面8B、第3半導体側面8Cおよび第4半導体側面8Dを含む。半導体側面8A~8Dは、基板側面5A~5Dに連なっている。半導体側面8A~8Dは、より具体的には、基板側面5A~5Dに対して面一に形成されている。
図3~図6を参照して、半導体層6は、n型バッファ層10、発光層11およびp型コンタクト層12を含む積層構造を有している。n型バッファ層10は、発光層11に電子を供給する。p型コンタクト層12は、発光層11に正孔を供給する。発光層11は、正孔および電子の結合によってレーザ光を生成する。
n型バッファ層10は、第1基板主面3の上に積層されている。n型バッファ層10は、n型不純物が添加されたGaAs(ガリウム-砒素)を含む。n型不純物は、Si(シリコン)、Te(テルル)、および、Se(セレン)の少なくとも1種を含んでいてもよい。n型バッファ層10のn型不純物濃度は、1×1018cm-3以上1×1019cm-3以下であってもよい。
発光層11は、n型バッファ層10の上に積層されている。発光層11は、この形態では、複数(この形態では3個)の発光ユニット層13、および、複数(この形態では2個)のトンネル接合層14を含む。発光ユニット層13は、正孔および電子の結合によって光を生成する。トンネル接合層14は、トンネル効果に起因するトンネル電流を生成し、当該トンネル電流を複数の発光ユニット層13に供給する。
複数の発光ユニット層13は、n型バッファ層10側からこの順に積層された第1発光ユニット層13A、第2発光ユニット層13Bおよび第3発光ユニット層13Cを含む。
図7を参照して、第1発光ユニット層13A、第2発光ユニット層13Bおよび第3発光ユニット層13Cは、基板2側からこの順に積層されたn型クラッド層15(第1半導体層)、第1ガイド層16、活性層17、第2ガイド層18、および、p型クラッド層19(第2半導体層)を含む積層構造をそれぞれ有している。
n型クラッド層15は、n型不純物が添加されたAlGaAs(アルミニウム-ガリウム-砒素)を含む。n型不純物は、Si(シリコン)、Te(テルル)、および、Se(セレン)の少なくとも1種を含んでいてもよい。n型クラッド層15のn型不純物濃度は、1×1017cm-3以上1×1019cm-3以下であってもよい。n型クラッド層15は、この形態では、基板2側からこの順に積層された第1n型クラッド層20および第2n型クラッド層21を含む。
第1n型クラッド層20は、第1Al組成Aを有するAlGa(1-A)Asを含む。第1Al組成Aは、0.4以上0.6以下であってもよい。第1Al組成Aは、0.4以上0.45以下、0.45以上0.5以下、0.5以上0.55以下、または、0.55以上0.6以下であってもよい。第1n型クラッド層20のn型不純物濃度は、5×1017cm-3以上1×1019cm-3以下であってもよい。
第1n型クラッド層20の厚さは、5000Å以上10000Å以下であってもよい。第1n型クラッド層20の厚さは、5000Å以上6000Å以下、6000Å以上7000Å以下、7000Å以上8000Å以下、8000Å以上9000Å以下、または、9000Å以上10000Å以下であってもよい。
第2n型クラッド層21は、第1n型クラッド層20の第1Al組成Aとは異なる第2Al組成Bを有するAlGa(1-B)Asを含む。第2Al組成Bは、より具体的には、第1Al組成A未満(B<A)である。第2Al組成Bは、0.2以上0.4以下であってもよい。第2Al組成Bは、0.2以上0.25以下、0.25以上0.3以下、0.3以上0.35以下、または、0.35以上0.4以下であってもよい。
第2n型クラッド層21は、第1n型クラッド層20のn型不純物濃度とは異なるn型不純物濃度を有している。第2n型クラッド層21のn型不純物濃度は、より具体的には、第1n型クラッド層20のn型不純物濃度未満である。第2n型クラッド層21のn型不純物濃度は、1×1017cm-3以上5×1018cm-3以下であってもよい。
第2n型クラッド層21は、第1n型クラッド層20の厚さとは異なる厚さを有していてもよい。第2n型クラッド層21は、第1n型クラッド層20の厚さを超える厚さを有していてもよい。
第2n型クラッド層21の厚さは、7000Å以上13000Å以下であってもよい。第2n型クラッド層21の厚さは、7000Å以上8000Å以下、8000Å以上9000Å以下、9000Å以上10000Å以下、10000Å以上11000Å以下、11000Å以上12000Å以下、または、12000Å以上13000Å以下であってもよい。
第1ガイド層16は、n型クラッド層15のAl組成(第1Al組成Aおよび第2Al組成B)とは異なる第3Al組成Cを有するAlGa(1-C)Asを含む。第3Al組成Cは、より具体的には、n型クラッド層15のAl組成未満(C<B<A)である。
第3Al組成Cは、0を超えて0.2以下であってもよい。第3Al組成Cは、0を超えて0.05以下、0.05以上0.1以下、0.1以上0.15以下、または、0.15以上0.2以下であってもよい。第1ガイド層16は、不純物無添加であってもよい。
第1ガイド層16の厚さは、第1n型クラッド層20の厚さ未満である。第1ガイド層16の厚さは、50Å以上250Å以下であってもよい。第1ガイド層16の厚さは、50Å以上100Å以下、100Å以上150Å以下、150Å以上200Å以下、または、200Å以上250Å以下、であってもよい。
活性層17は、ウェル層22およびバリア層23を含む多重量子井戸構造を有している。活性層17は、この形態では、基板2側からこの順に積層されたウェル層22、バリア層23およびウェル層22を含む3層構造を有している。
活性層17は、複数周期(2周期以上)に亘って交互に積層されたウェル層22およびバリア層23を含む多重量子井戸構造を有していてもよい。この場合、基板2側を基準とする活性層17の最下層は、ウェル層22であってもよいし、バリア層23であってもよい。活性層17の最上層は、ウェル層22であってもよいし、バリア層23であってもよい。
ウェル層22は、In組成αを有するInαGa(1-α)Asを含む。In組成αは、0を超えて0.2以下であってもよい。In組成αは、0を超えて0.05以下、0.05以上0.1以下、0.1以上0.15以下、または、0.15以上0.2以下であってもよい。ウェル層22は、不純物無添加であってもよい。
ウェル層22の厚さは、第1ガイド層16の厚さ未満であってもよい。ウェル層22の厚さは、10Å以上150Å以下であってもよい。ウェル層22の厚さは、10Å以上50Å以下、50Å以上100Å以下、または、100Å以上150Å以下であってもよい。
バリア層23は、n型クラッド層15のAl組成(第1Al組成Aおよび第2Al組成B)とは異なる第4Al組成Dを有するAlGa(1-D)Asを含む。第4Al組成Dは、より具体的には、n型クラッド層15のAl組成未満(D<B<A)である。
第4Al組成Dは、0を超えて0.2以下であってもよい。第4Al組成Dは、0を超えて0.05以下、0.05以上0.1以下、0.1以上0.15以下、または、0.15以上0.2以下であってもよい。バリア層23は、不純物無添加であってもよい。
バリア層23は、ウェル層22とは異なる厚さを有していてもよい。バリア層23の厚さは、ウェル層22の厚さを超え、第1ガイド層16の厚さ未満であってもよい。バリア層23の厚さは、20Å以上200Å以下であってもよい。バリア層23の厚さは、20Å以上50Å以下、50Å以上100Å以下、100Å以上150Å以下、または、150Å以上200Å以下であってもよい。
第2ガイド層18は、n型クラッド層15のAl組成(第1Al組成Aおよび第2Al組成B)とは異なる第5Al組成Eを有するAlGa(1-E)Asを含む。第5Al組成Eは、より具体的には、n型クラッド層15のAl組成未満(E<B<A)である。第5Al組成Eは、0を超えて0.2以下であってもよい。
第5Al組成Eは、0を超えて0.05以下、0.05以上0.1以下、0.1以上0.15以下、または、0.15以上0.2以下であってもよい。第2ガイド層18は、不純物無添加であってもよい。
第2ガイド層18の厚さは、バリア層23の厚さを超えていてもよい。第2ガイド層18の厚さは、50Å以上250Å以下であってもよい。第2ガイド層18の厚さは、50Å以上100Å以下、100Å以上150Å以下、150Å以上200Å以下、または、200Å以上250Å以下であってもよい。
p型クラッド層19は、p型不純物が添加されたAlGaAsを含む。p型不純物は、C(炭素)を含んでいてもよい。p型クラッド層19のp型不純物濃度は、1×1017cm-3以上1×1019cm-3以下であってもよい。p型クラッド層19は、この形態では、活性層17側からこの順に積層された第1p型クラッド層24および第2p型クラッド層25を含む。
第1p型クラッド層24は、第6Al組成Fを有するAlGa(1-F)Asを含む。第6Al組成Fは、0.2以上0.4以下であってもよい。第6Al組成Fは、0.2以上0.25以下、0.25以上0.3以下、0.3以上0.35以下、または、0.35以上0.4以下であってもよい。第1p型クラッド層24のp型不純物濃度は、1×1017cm-3以上5×1018cm-3以下であってもよい。
第1p型クラッド層24の厚さは、8000Å以上15000Å以下であってもよい。第1p型クラッド層24の厚さは、8000Å以上9000Å以下、9000Å以上10000Å以下、10000Å以上11000Å以下、11000Å以上12000Å以下、12000Å以上13000Å以下、13000Å以上14000Å以下、または、14000Å以上15000Å以下であってもよい。
第2p型クラッド層25は、第1p型クラッド層24の第6Al組成Fとは異なる第7Al組成Gを有するAlGa(1-G)Asを含む。第7Al組成Gは、より具体的には、第6Al組成Fを超えている(F<G)。第7Al組成Gは、0.4以上0.6以下であってもよい。第7Al組成Gは、0.4以上0.45以下、0.45以上0.5以下、0.5以上0.55以下、または、0.55以上0.6以下であってもよい。
第2p型クラッド層25は、第1p型クラッド層24のp型不純物濃度とは異なるp型不純物濃度を有している。第2p型クラッド層25のp型不純物濃度は、より具体的には、第1p型クラッド層24のp型不純物濃度を超えている。第2p型クラッド層25のp型不純物濃度は、5×1017cm-3以上1×1019cm-3以下であってもよい。
第2p型クラッド層25は、第1p型クラッド層24の厚さとは異なる厚さを有していてもよい。第2p型クラッド層25は、第1p型クラッド層24の厚さ未満の厚さを有していてもよい。
第2p型クラッド層25の厚さは、4000Å以上10000Å以下であってもよい。第2p型クラッド層25の厚さは、4000Å以上5000Å以下、5000Å以上6000Å以下、6000Å以上7000Å以下、7000Å以上8000Å以下、8000Å以上9000Å以下、または、9000Å以上10000Å以下であってもよい。
図8を参照して、複数のトンネル接合層14は、第1トンネル接合層14Aおよび第2トンネル接合層14Bを含む。第1トンネル接合層14Aは、第1発光ユニット層13Aおよび第2発光ユニット層13Bの間の領域に介在されている。第2トンネル接合層14Bは、第2発光ユニット層13Bおよび第3発光ユニット層13Cの間の領域に介在されている。
第1トンネル接合層14Aおよび第2トンネル接合層14Bは、基板2側からこの順に積層されたp型トンネル接合層26およびn型トンネル接合層27をそれぞれ有している。第1トンネル接合層14Aおよび第2トンネル接合層14Bは、p型トンネル接合層26がp型クラッド層19に電気的に接続され、n型トンネル接合層27がn型クラッド層15に電気的に接続される態様で、複数の発光ユニット層13A~13Cの間の領域に介在される。
p型トンネル接合層26は、p型不純物が添加されたGaAsを含む。p型不純物は、C(炭素)を含んでいてもよい。p型トンネル接合層26は、p型クラッド層19のp型不純物濃度とは異なるp型不純物濃度を有している。p型トンネル接合層26のp型不純物濃度は、より具体的には、p型クラッド層19のp型不純物濃度を超えている。p型トンネル接合層26のp型不純物濃度は、1×1018cm-3以上1×1020cm-3以下であってもよい。
p型トンネル接合層26の厚さは、100Å以上1000Å以下であってもよい。p型トンネル接合層26の厚さは、100Å以上200Å以下、200Å以上400Å以下、400Å以上600Å以下、600Å以上800Å以下、または、800Å以上1000Å以下であってもよい。
n型トンネル接合層27は、n型不純物が添加されたGaAsを含む。n型不純物は、Si(シリコン)、Te(テルル)、および、Se(セレン)の少なくとも1種を含んでいてもよい。n型トンネル接合層27は、n型クラッド層15のn型不純物濃度とは異なるn型不純物濃度を有している。n型トンネル接合層27のn型不純物濃度は、より具体的には、n型クラッド層15のn型不純物濃度を超えている。n型トンネル接合層27のn型不純物濃度は、5×1017cm-3以上5×1019cm-3以下であってもよい。
n型トンネル接合層27の厚さは、100Å以上1000Å以下であってもよい。n型トンネル接合層27の厚さは、100Å以上200Å以下、200Å以上400Å以下、400Å以上600Å以下、600Å以上800Å以下、または、800Å以上1000Å以下であってもよい。
図3~図6を参照して、p型コンタクト層12は、発光層11の上に形成されている。半導体層6の半導体主面7は、p型コンタクト層12によって形成されている。p型コンタクト層12は、p型不純物が添加されたGaAsを含む。p型不純物は、C(炭素)であってもよい。
p型コンタクト層12は、p型クラッド層19のp型不純物濃度とは異なるp型不純物濃度を有している。p型コンタクト層12のp型不純物濃度は、より具体的には、p型クラッド層19のp型不純物濃度を超えている。p型コンタクト層12のp型不純物濃度は、5×1018cm-3以上1×1020cm-3以下であってもよい。
p型コンタクト層12の厚さは、1000Å以上5000Å以下であってもよい。p型コンタクト層12の厚さは、1000Å以上2000Å以下、2000Å以上3000Å以下、3000Å以上4000Å以下、または、4000Å以上5000Å以下であってもよい。
図1~図6を参照して、半導体層6は、発光領域31、パッド領域32および外側領域33を含む。発光領域31は、レーザ光が生成される領域である。パッド領域32および外側領域33は、レーザ光が生成されない領域である。パッド領域32は、導線34が接続される領域である。外側領域33は、導線34が接続されない領域である。
発光領域31は、第1方向Xに沿って延びる帯状に形成されている。発光領域31は、平面視において基板2の中心に対して第2方向Yにずれて形成されている。発光領域31は、この形態では、平面視において基板2の中心から第2基板側面5B側に偏在している。
発光領域31は、第2方向Yに関して第1幅W1を有している。発光領域31は、平面視において第1面積S1を有している。第1面積S1は、第1基板側面5Aの長さL1に第1幅W1を乗じた値(L1×W1)を有している。
第1幅W1は、40μm以上100μm以下であってもよい。第1幅W1は、40μm以上50μm以下、50μm以上60μm以下、60μm以上70μm以下、70μm以上80μm以下、80μm以上90μm以下、または、90μm以上100μm以下であってもよい。第1幅W1は、50μm以上80μm以下であることが好ましい。
パッド領域32は、発光領域31に対して第1基板側面5A側の領域に形成されている。パッド領域32は、第1方向Xに沿って延びる帯状に形成されている。パッド領域32は、第2方向Yに関して、第1幅W1を超える第2幅W2(W1<W2)を有している。パッド領域32は、平面視において第1面積S1を超える第2面積S2(S1<S2)を有している。第2面積S2は、第1基板側面5Aの長さL1に第2幅W2を乗じた値(L1×W2)を有している。
第2幅W2は、第3基板側面5Cの長さL2の1/4以上2/3以下であることが好ましい。第2幅W2は、第1幅W1の1.5倍以上4倍以下であることが好ましい。第2幅W2は、150μm以上300μm以下であってもよい。第2幅W2は、150μm以上175μm以下、175μm以上200μm以下、200μm以上225μm以下、225μm以上250μm以下、250μm以上275μm以下、または、275μm以上300μm以下であってもよい。第2幅W2は、150μm以上250μm以下であることが好ましい。
外側領域33は、発光領域31に対して第2基板側面5B側の領域に形成されている。外側領域33は、第1方向Xに沿って延びる帯状に形成されている。外側領域33は、第2方向Yに関して、第3幅W3を有している。第3幅W3の大きさは任意であり、第1幅W1の大きさおよび第2幅W2の大きさに応じて調節される。
パッド領域32を確保する観点から、第3幅W3は第2幅W2未満(W3<W2)であることが好ましい。第3幅W3は第1幅W1以上(W1≦W3)であってもよいし、第1幅W1未満(W3<W1)であってもよい。第3幅W3は、この形態では、第1幅W1以上で第2幅W2未満(W1≦W3<W2)に調節されている。
外側領域33は、平面視において第1面積S1以上で第2面積S2未満の第3面積S3(S1≦S3<S2)を有している。第3面積S3は、第1基板側面5Aの長さL1に第3幅W3を乗じた値(L1×W3)を有している。
第3幅W3は、25μm以上150μm未満であってもよい。第3幅W3は、25μm以上50μm以下、50μm以上75μm以下、75μm以上100μm以下、100μm以上125μm以下、または、125μm以上150μm以下であってもよい。第3幅W3は、50μm以上100μm以下であることが好ましい。
発光領域31、パッド領域32および外側領域33は、半導体層6の半導体主面7に形成された第1トレンチ41および第2トレンチ42によってそれぞれ区画されている。第1トレンチ41は、発光領域31およびパッド領域32の間の領域に形成されている。第2トレンチ42は、発光領域31および外側領域33の間の領域に形成されている。
第1トレンチ41および第2トレンチ42は、レジストマスクを介するエッチング法によって、半導体層6の不要な部分を除去することによって形成されている。エッチング法は、ウエットエッチング法であってもよいし、ドライエッチング法であってもよい。
第1トレンチ41は、平面視において第1方向Xに沿って延びる帯状に形成されている。第1トレンチ41は、第3半導体側面8Cおよび第4半導体側面8Dに連通している。第1トレンチ41は、少なくとも最下の発光ユニット層13(第1発光ユニット層13A)の第2n型クラッド層21に至るように、p型コンタクト層12および発光層11を貫通していている。第1トレンチ41は、この形態では、p型コンタクト層12、発光層11およびn型バッファ層10を貫通し、基板2に至っている。
第1トレンチ41は、発光領域31側の第1側壁43、パッド領域32側の第2側壁44、ならびに、第1側壁43および第2側壁44を接続する底壁45を有している。第1側壁43および第2側壁44からは、p型コンタクト層12、発光層11、n型バッファ層10および基板2が露出している。底壁45からは、基板2が露出している。第1トレンチ41は、半導体主面7から底壁45に向かって開口幅が狭まる先細り形状に形成されている。
第2トレンチ42は、平面視において第1方向Xに沿って延びる帯状に形成されている。第2トレンチ42は、第3半導体側面8Cおよび第4半導体側面8Dに連通している。第2トレンチ42は、少なくとも最下の発光ユニット層13(第1発光ユニット層13A)の第2n型クラッド層21に至るように、p型コンタクト層12および発光層11を貫通している。第2トレンチ42は、この形態では、p型コンタクト層12、発光層11およびn型バッファ層10を貫通し、基板2に至っている。
第2トレンチ42は、外側領域33側の第1側壁46、発光領域31側の第2側壁47、ならびに、第1側壁46および第2側壁47を接続する底壁48を有している。第1側壁46および第2側壁47からは、p型コンタクト層12、発光層11、n型バッファ層10および基板2が露出している。底壁48からは、基板2が露出している。第2トレンチ42は、半導体主面7から底壁48に向かって開口幅が狭まる先細り形状に形成されている。
発光領域31の第1幅W1は、第2方向Yに関して、第1トレンチ41の底壁45および第2トレンチ42の底壁48の間の幅によって定義される。パッド領域32の第2幅W2は、第2方向Yに関して、第1トレンチ41の底壁45および第1半導体側面8A(第1基板側面5A)の間の幅によって定義される。
外側領域33の第3幅W3は、第2方向Yに関して、第2トレンチ42の底壁48および第2半導体側面8B(第2基板側面5B)の間の幅によって定義される。発光領域31、パッド領域32および外側領域33は、以下の構造によって具体的に特定される。
発光領域31は、第1基板主面3から第2基板主面4とは反対側に向けて突出した台地状(リッジ状)のメサ構造51を有している。メサ構造51は、第1トレンチ41および第2トレンチ42によって区画されている。メサ構造51は、頂部52、基部53、パッド領域32側の第1側壁54および外側領域33側の第2側壁55を含む。
頂部52は、半導体主面7の一部によって形成されている。つまり、頂部52は、p型コンタクト層12によって形成されている。頂部52は、基板2の第1基板主面3に対して平行に形成されている。基部53は、少なくとも発光層11に対して基板2側に位置していることが好ましい。基部53は、この形態では、基板2によって形成されている。基部53は、n型バッファ層10によって形成されていてもよい。
第1側壁54は、第1トレンチ41の第1側壁43によって形成されている。第2側壁55は、第2トレンチ42の第2側壁47によって形成されている。第1側壁54および第2側壁55は、頂部52および基部53をそれぞれ接続している。第1側壁54および第2側壁55は、p型コンタクト層12、発光層11、n型バッファ層10および基板2によってそれぞれ形成されている。
メサ構造51は、さらに、第1端面56および第2端面57を含む。第1端面56は、第3基板側面5Cから露出している。第1端面56は、より具体的には、第3基板側面5Cに対して面一に形成されている。第1端面56は、鏡面化されている。第1端面56は、この形態では、第3基板側面5Cとの間で一つの劈開面を形成している。
第2端面57は、第4基板側面5Dから露出している。第2端面57は、より具体的には、第4基板側面5Dに対して面一に形成されている。第2端面57は、鏡面化されている。第2端面57は、この形態では、第4基板側面5Dとの間で一つの劈開面を形成している。
第1端面56および第2端面57は、共振器端面を形成している。発光層11で生成された光は、第1端面56および第2端面57の間を往復し、誘導放出によって増幅される。増幅された光は、第1端面56および第2端面57のいずれか一方からレーザ光として半導体層6外に取り出される。
平面視において、頂部52の周縁は、基部53の周縁よりも内方に位置している。つまり、頂部52の周縁に取り囲まれた領域の平面面積は、基部53の周縁に取り囲まれた領域の平面面積未満である。第1側壁54および第2側壁55は、この形態では、頂部52から基部53に向けて下り傾斜している。第1側壁54および第2側壁55は、頂部52に対して垂直に形成されていてもよい。
メサ構造51内において第1側壁54が第1基板主面3との間で成す角度θ1は、50°以上90°以下であってもよい。角度θ1は、50°以上60°以下、60°以上70°以下、70°以上80°以下、または、80°以上90°以下であってもよい。角度θ1が80°未満である場合、メサ構造51の第1側壁54から光が漏出する。
したがって、角度θ1は、80°以上であることが好ましい。この場合、角度θ1は、80°以上82.5°以下、82.5°以上85°以下、85°以上87.5°以下、または、87.5°以上90°以下であることが好ましい。第1側壁54は、角度θ1が50°以上90°以下の範囲において頂部52から基部53に向けて漸増する態様で、形成されていてもよい。
同様に、メサ構造51内において第2側壁55が第1基板主面3との間で成す角度θ2は、50°以上90°以下であってもよい。角度θ2は、50°以上60°以下、60°以上70°以下、70°以上80°以下、または、80°以上90°以下であってもよい。角度θ2は、80°以上82.5°以下、82.5°以上85°以下、85°以上87.5°以下、または、87.5°以上90°以下であることが好ましい。第2側壁55は、角度θ2が50°以上90°以下の範囲において頂部52から基部53に向けて漸増する態様で、形成されていてもよい。
頂部52の第2方向Yの幅は、10μm以上100μm以下であってもよい。頂部52の幅は、10μm以上20μm以下、20μm以上40μm以下、40μm以上60μm以下60μm以上80μm以下、または、80μm以上100μm以下であってもよい。頂部52の第2方向Yの幅は、20μm以上60μm以下であることが好ましい。基部53の第2方向Yの幅は、発光領域31の第1幅W1である。
パッド領域32は、第1基板主面3から第2基板主面4とは反対側に向けて突出した台地状(リッジ状)のパッドメサ構造61を有している。パッドメサ構造61は、第1トレンチ41および半導体側面8A,8C,8Dによって区画されている。パッドメサ構造61は、パッド頂部62、パッド基部63およびパッド側壁64を含む。
パッド頂部62は、半導体主面7の一部によって形成されている。つまり、パッドメサ構造61のパッド頂部62は、メサ構造51の頂部52と同一平面上に位置している。また、パッド頂部62は、p型コンタクト層12によって形成されている。パッド頂部62は、基板2の第1基板主面3に対して平行に形成されている。
パッド基部63は、少なくとも発光層11に対して基板2側に位置していることが好ましい。パッド基部63は、この形態では、基板2によって形成されている。パッド基部63は、n型バッファ層10によって形成されていてもよい。
パッド側壁64は、第1トレンチ41の第2側壁44によって形成されている。パッド側壁64は、パッド頂部62およびパッド基部63を接続している。パッド側壁64は、p型コンタクト層12、発光層11、n型バッファ層10および基板2によってそれぞれ形成されている。
平面視において、パッド頂部62の周縁は、パッド基部63の周縁よりも内方に位置している。つまり、パッド頂部62の周縁に取り囲まれた領域の平面面積は、パッド基部63の周縁に取り囲まれた領域の平面面積未満である。パッド側壁64は、この形態では、パッド頂部62からパッド基部63に向けて下り傾斜している。パッド側壁64は、パッド頂部62に対して垂直に形成されていてもよい。
パッドメサ構造61内においてパッド側壁64が第1基板主面3との間で成す角度θ3は、80°以上90°以下であってもよい。角度θ3は、80°以上82.5°以下、82.5°以上85°以下、85°以上87.5°以下、または、87.5°以上90°以下であってもよい。
パッド頂部62の第2方向Yの幅は、120μm以上280μm以下であってもよい。パッド頂部62の幅は、120μm以上140μm以下、140μm以上160μm以下、160μm以上180μm以下、180μm以上200μm以下、200μm以上220μm以下、220μm以上240μm以下、240μm以上260μm以下、または、260μm以上280μm以下であってもよい。パッド基部63の第2方向Yの幅は、パッド領域32の第2幅W2である。
外側領域33は、第1基板主面3から第2基板主面4とは反対側に向けて突出した台地状(リッジ状)の外側メサ構造71を有している。外側メサ構造71は、第2トレンチ42および半導体側面8B,8C,8Dによって区画されている。外側メサ構造71は、外側頂部72、外側基部73および外側側壁74を含む。
外側頂部72は、半導体主面7の一部によって形成されている。つまり、外側メサ構造71の外側頂部72は、メサ構造51の頂部52と同一平面上に位置している。また、外側頂部72は、p型コンタクト層12によって形成されている。外側頂部72は、基板2の第1基板主面3に対して平行に形成されている。
外側基部73は、少なくとも発光層11に対して基板2側に位置していることが好ましい。外側基部73は、この形態では、基板2によって形成されている。外側基部73は、n型バッファ層10によって形成されていてもよい。
外側側壁74は、第2トレンチ42の第1側壁46によって形成されている。外側側壁74は、外側頂部72および外側基部73を接続している。外側側壁74は、p型コンタクト層12、発光層11、n型バッファ層10および基板2によってそれぞれ形成されている。
平面視において、外側頂部72の周縁は、外側基部73の周縁よりも内方に位置している。つまり、外側頂部72の周縁に取り囲まれた領域の平面面積は、外側基部73の周縁に取り囲まれた領域の平面面積未満である。外側側壁74は、この形態では、外側頂部72から外側基部73に向けて下り傾斜している。外側側壁74は、外側頂部72に対して垂直に形成されていてもよい。
外側メサ構造71内において外側側壁74が第1基板主面3との間で成す角度θ4は、80°以上90°以下であってもよい。角度θ4は、80°以上82.5°以下、82.5°以上85°以下、85°以上87.5°以下、または、87.5°以上90°以下であってもよい。
外側頂部72の第2方向Yの幅は、10μm以上125μm未満であってもよい。外側頂部72の第2方向Yの幅は、10μm以上25μm以下、25μm以上50μm以下、50μm以上75μm以下、75μm以上100μm以下、または、100μm以上125μm以下であってもよい。外側基部73の第2方向Yの幅は、外側領域33の第3幅W3である。
図4を参照して、メサ構造51は、頂部52に形成されたコンタクト孔79を含む。コンタクト孔79は、p型コンタクト層12の表層部に形成されている。コンタクト孔79は、頂部52において基部53に向けて窪んでいる。コンタクト孔79は、この形態では、頂部52の周縁から内方に間隔を空けて形成されている。
コンタクト孔79は、平面視において第2方向Yに沿って帯状に延びている。コンタクト孔79は、第1端面56および第2端面57に連通していてもよい。コンタクト孔79は、第1端面56および第2端面57に連通しないように頂部52の周縁によって取り囲まれた領域内に形成されていてもよい。
コンタクト孔79は、1Å以上2000Å以下の深さを有していてもよい。深さは、1Å以上500Å以下、500Å以上1000Å以下、1000Å以上1500Å以下、または、1500Å以上2000Å以下であってもよい。深さは、10Å以上1000Å以下であることが好ましい。
半導体レーザ装置1は、半導体主面7を被覆する絶縁層80をさらに含む。図2では、明瞭化のため、絶縁層80がハッチングによって示されている。絶縁層80は、半導体主面7の上において膜状に形成されている。絶縁層80は、窒化シリコンまたは酸化シリコンを含んでいてもよい。絶縁層80は、この形態では、窒化シリコンを含む。
絶縁層80は、第1領域81、第2領域82および第3領域83を一体的に含む。第1領域81は、発光領域31を被覆している。第2領域82は、パッド領域32を被覆している。第3領域83は、外側領域33を被覆している。
第1領域81は、メサ構造51の頂部52、基部53、第1側壁54および第2側壁55を被覆している。第2領域82は、パッドメサ構造61のパッド頂部62、パッド基部63およびパッド側壁64を被覆している。第2領域82においてパッドメサ構造61のパッド頂部62を被覆する部分は、第1半導体側面8Aから内方に間隔を空けて形成されている。これにより、半導体主面7において第1半導体側面8A側の周縁が絶縁層80(第2領域82)から露出している。
第3領域83は、外側メサ構造71の外側頂部72、外側基部73および外側側壁74を被覆している。第3領域83において外側頂部72を被覆する部分は、第2半導体側面8Bから内方に間隔を空けて形成されている。これにより、半導体主面7において第2半導体側面8B側の周縁が絶縁層80(第3領域83)から露出している。
絶縁層80(第1領域81)においてメサ構造51の頂部52を被覆する部分には、コンタクト開口84が形成されている。コンタクト開口84は、コンタクト孔79に連通している。コンタクト開口84は、コンタクト孔79の内壁を露出させている。コンタクト開口84の内壁は、コンタクト孔79の内壁に沿って延びている。絶縁層80は、コンタクト孔79の内壁を露出させていてもよい。絶縁層80は、コンタクト孔79の内壁を被覆していてもよい。
半導体レーザ装置1は、絶縁層80の上に形成された配線電極88をさらに含む。配線電極88は、絶縁層80の上において膜状に形成されている。配線電極88は、絶縁層80を貫通して発光領域31に電気的に接続された内部接続領域89、および、絶縁層80を挟んでパッド領域32を被覆し、導線34に外部接続される外部接続領域90を含む。
配線電極88は、より具体的には、発光領域31を被覆する第1配線領域91、パッド領域32を被覆する第2配線領域92、および、外側領域33を被覆する第3配線領域93を一体的に含む。
第1配線領域91は、絶縁層80の第1領域81を挟んで、メサ構造51の頂部52、基部53、第1側壁54および第2側壁55を被覆している。第1配線領域91は、メサ構造51の頂部52において、絶縁層80のコンタクト開口84内に入り込み、発光領域31に電気的に接続されている。
第1配線領域91は、より具体的には、コンタクト孔79内においてp型コンタクト層12に電気的に接続されている。第1配線領域91においてp型コンタクト層12に接続された部分によって内部接続領域89が形成されている。
第2配線領域92は、絶縁層80の第2領域82を挟んで、パッドメサ構造61のパッド頂部62、パッド基部63およびパッド側壁64を被覆している。第2配線領域92において第2領域82を被覆する部分は、第2領域82の周縁から発光領域31側に間隔を空けて形成されている。
これにより、第2領域82の周縁が第2配線領域92から露出している。第2配線領域92においてパッドメサ構造61のパッド頂部62を被覆する部分によって、導線34に外部接続される外部接続領域90が形成されている。
第3配線領域93は、絶縁層80の第3領域83を挟んで、外側メサ構造71の外側頂部72、外側基部73および外側側壁74を被覆している。第3配線領域93において外側頂部72を被覆する部分は、第3領域83の周縁から発光領域31側に間隔を空けて形成されている。これにより、第3領域83の周縁が第3配線領域93から露出している。
第3配線領域93は、除かれてもよい。ただし、発光領域31に加わる応力を鑑みると、発光領域31は、第2配線領域92および第3配線領域93によって挟み込まれた構造を有していることが好ましい。この場合、第2配線領域92に起因して発光領域31に加わる応力、および、第3配線領域93に起因して発光領域31に加わる応力の間でバランスを取ることができる。
配線電極88は、複数の電極層が積層された積層構造を有していてもよい。配線電極88は、この形態では、絶縁層80側からこの順に積層された第1電極95および第2電極96を含む。
第1電極95は、Pt(白金)層、Ti(チタン)層、および、TiN(窒化チタン)層のうちの少なくとも1つを含むバリア電極層であってもよい。第1電極95の厚さは、10nm以上200nm以下であってもよい。第1電極95の厚さは、10nm以上50nm以下、50nm以上100nm以下、100nm以上150nm以下、または、150nm以上200nm以下であってもよい。
第2電極96は、Au(金)層を含む低抵抗電極層であってもよい。第2電極96の厚さは、第1電極95の厚さを超えている。第2電極96の厚さは、1μm以上5μm以下であってもよい。第2電極96の厚さは、1μm以上1.5μm以下、1.5μm以上2μm以下、2μm以上2.5μm以下、2.5μm以上3μm以下、3μm以上3.5μm以下、3.5μm以上4μm以下、4μm以上4.5μm以下、または、4.5μm以上5μm以下であってもよい。
半導体レーザ装置1は、第2基板主面4の上に形成された電極97をさらに含む。電極97は、基板2に電気的に接続されている。電極97は、この形態では、第2基板主面4の全面を被覆している。電極97は、第2基板主面4の周縁部を露出させるように第2基板主面4の上に形成されていてもよい。電極97は、複数の電極層を含む積層構造を有していてもよい。
電極97は、Ni(ニッケル)層、AuGe(金-ゲルマニウム合金)層、Ti(チタン)層、および、Au(金)層のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。電極97は、Ni層、AuGe層、Ti層、および、Au層のうちの少なくとも2つを任意の態様で積層させた積層構造を有していてもよい。電極97は、第2基板主面4側からこの順に積層されたAuGe層、Ni層、Ti層、および、Au層を含んでいてもよい。
図1~図3を参照して、配線電極88の外部接続領域90(第2配線領域92)には、1つまたは複数の導線34が接続される。導線34の個数は任意であり、特定の個数に限定されない。この形態では、3つの導線34A,34B,34Cが、外部接続領域90(第2配線領域92)に接続された例が示されている。
各導線34は、ボンディングワイヤまたはクリップワイヤを含んでいてもよい。各導線34は、この形態では、ボンディングワイヤからなる。クリップワイヤは、比較的幅広の金属板によって形成されている点を除いて、ボンディングワイヤと同一の形態を有している。
各導線34は、ボンディングワイヤの一例としての金ワイヤ、銀ワイヤ、アルミニウムワイヤ、および、銅ワイヤのうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。各導線34は、金ワイヤからなることが好ましい。
各導線34は、接合部98およびワイヤ部99を含む。接合部98は、外部接続領域90に接続される部分である。各導線34がボンディングワイヤからなる場合、接合部98は、「ワイヤボール」、「スタッドバンプ」等と称されることがある。ワイヤ部99は、接合部98から他の接続対象に向けてライン状に延びる部分である。
図2を参照して、接合部98は、第2方向Yに関して、発光領域31の第1幅W1を超える接続幅WC(W1<WC)を有している。接続幅WCは、パッド領域32の第2幅W2未満(WC<W2)である。接続幅WCは、この形態では、外側領域33の第3幅W3以上(W3≦WC)である。接続幅WCは、より具体的には、第3幅W3を超えている(W3<WC)。
接続幅WCは、50μm以上300μm未満であってもよい。接続幅WCは、50μm以上75μm以下、75μm以上100μm以下、100μm以上125μm以下、125μm以上150μm以下、150μm以上200μm以下、200μm以上250μm以下、または、250μm以上300μm未満であってもよい。接続幅WCは、この形態では、80μm以上150μm以下である。
発光領域31の上に導線34A~34Cを接続することも考えられる。しかし、この場合、接合部98は、発光領域31の第1幅W1を超える接続幅WC(W1<WC)を有しているので、発光領域31に対する接合部98の接続面積が不足し、導線34A~34Cを発光領域31に適切に電気的に接続させることができない。また、導線34A~34Cの接続時の外力や応力に起因して、発光領域31に不具合が生じる可能性もある。
そこで、半導体レーザ装置1では、導線34A~34Cが接続されるパッド領域32を発光領域31外の領域に形成している。これにより、導線34A~34Cによるデザイン制限を受けずに、発光領域31の縮小を適切に図ることができる。よって、メサ構造51内における電流の不所望な拡散を抑制できるから、レーザ光の指向性を高めることができる。
図9は、本発明の第2実施形態に係る半導体レーザ装置101を、当該半導体レーザ装置101に接続される導線34と共に示す斜視図である。図10は、図9に示す半導体レーザ装置101の平面図である。図11は、図10に示すXI-XI線に沿う断面図である。以下では、半導体レーザ装置1に対して述べた構造に対応する構造については同一の参照符号を付して説明を省略する。
半導体レーザ装置101では、パッド領域32がパッドメサ構造61を有していない。パッド領域32は、発光領域31のメサ構造51の頂部52に対して基部53側に形成されている。パッド領域32は、より具体的には、基板2の第1基板主面3に形成されている。第1基板主面3においてパッド領域32を形成する部分は、第1基板主面3においてメサ構造51内に位置する部分に対して第2基板主面4側に位置していてもよい。
また、半導体レーザ装置101では、外側領域33が外側メサ構造71を有していない。外側領域33は、発光領域31のメサ構造51の頂部52に対して基部53側に形成されている。外側領域33は、より具体的には、基板2の第1基板主面3に形成されている。第1基板主面3において外側領域33を形成する部分は、第1基板主面3においてメサ構造51内に位置する部分に対して第2基板主面4側に位置していてもよい。外側領域33は、パッド領域32と同一平面上に位置していてもよい。
絶縁層80の第2領域82は、パッド領域32において第1基板主面3を被覆している。絶縁層80の第3領域83は、外側領域33において第1基板主面3を被覆している。配線電極88の第2配線領域92は、絶縁層80の第2領域82を挟んで、第1基板主面3を被覆している。配線電極88の第3配線領域93は、絶縁層80の第3領域83を挟んで第1基板主面3を被覆している。
以上、半導体レーザ装置101によっても、半導体レーザ装置1に対して述べた効果と同様の効果を奏することができる。この形態では、パッド領域32および外側領域33が第1基板主面3によって形成された例について説明した。しかし、パッド領域32および外側領域33は、n型バッファ層10によってそれぞれ形成されていてもよい。
図12は、本発明の第3実施形態に係る半導体レーザ装置111を、当該半導体レーザ装置111に接続される導線34と共に示す斜視図である。以下では、半導体レーザ装置1に対して述べた構造に対応する構造については同一の参照符号を付して説明を省略する。
前述の半導体レーザ装置1では、外側領域33が導線34に接続されない構造を有していた。これに対して、半導体レーザ装置111では、外側領域33がパッド領域32と同様の構造を有している。つまり、半導体レーザ装置111では、外側領域33が導線34に接続される第2パッド領域121として形成されている。
外側領域33の第3幅W3は、発光領域31の第1幅W1を超えている(W1<W3)。第3幅W3は、第3基板側面5Cの長さL2の1/4以上2/3以下であることが好ましい。第3幅W3は、第1幅W1の1.5倍以上4倍以下であることが好ましい。外側領域33の第3面積S3は、平面視において第1面積S1を超えている(S1<S3)。
第3幅W3は、150μm以上300μm以下であってもよい。第3幅W3は、150μm以上175μm以下、175μm以上200μm以下、200μm以上225μm以下、225μm以上250μm以下、250μm以上275μm以下、または、275μm以上300μm以下であってもよい。第3幅W3は、150μm以上250μm以下であることが好ましい。
外側領域33の第3幅W3は、パッド領域32の第2幅W2以上(W2≦W3)であってもよいし、パッド領域32の第2幅W2未満(W3<W2)であってもよい。第3幅W3は、この形態では、第2幅W2に等しい(W2=W3)。
配線電極88の第3配線領域93において外側メサ構造71の外側頂部72を被覆する部分は、この形態では、第2配線領域92と同様に、導線34に外部接続される第2外部接続領域113を形成している。
外部接続領域90(第2配線領域92)および第2外部接続領域113(第3配線領域93)には、1つまたは複数の導線34がそれぞれ接続される。導線34の個数は任意であり、特定の個数に限定されない。この形態では、3つの導線34A,34B,34Cが、外部接続領域90(第2配線領域92)に接続され、3つの導線34D,34E,34Fが、第2外部接続領域113(第3配線領域93)に接続された例が示されている。
以上、半導体レーザ装置111によっても、半導体レーザ装置1に対して述べた効果と同様の効果を奏することができる。第2外部接続領域113(第3配線領域93)に導線34が接続される構造は、前述の第2実施形態にも適用できる。
図13は、第1形態例に係るパッケージ201を示す分離斜視図である。以下では、パッケージ201に半導体レーザ装置1が搭載された例について説明する。しかし、半導体レーザ装置1に代えて半導体レーザ装置101または半導体レーザ装置111が、パッケージ201に搭載されてもよい。
図13を参照して、パッケージ201は、金属製の筐体内に半導体レーザ装置1が収容された半導体ステムである。パッケージ201は、半導体レーザ装置1、ステムベース202、第1リード端子203、第2リード端子204、第3リード端子205、第1絶縁体206、第2絶縁体207、ヒートシンク208、フォトダイオード209、第1導線210、第2導線211、キャップ212および閉塞部材213を含む。
ステムベース202は、金属製(たとえば鉄製)の板状部材を含む。ステムベース202は、この形態では、円板状に形成されている。ステムベース202は、一方側の第1面214、他方側の第2面215、ならびに、第1面214および第2面215を接続する側面216を有している。
ステムベース202の側面216において任意の領域には、複数(この形態では3つ)の切欠部が間隔を空けて形成されている。複数の切欠部は、第1切欠部217、第2切欠部218および第3切欠部219を含む。
第1切欠部217は、ステムベース202の中央部に向かって四角形状に窪んでいる。第2切欠部218および第3切欠部219は、それぞれ、ステムベース202の中央部に向かって三角形状に窪んでいる。第2切欠部218および第3切欠部219は、ステムベース202の中央部を挟んで互いに対向している。第1切欠部217、第2切欠部218および第3切欠部219は、第1リード端子203、第2リード端子204および第3リード端子205の配置を示していてもよい。
第1リード端子203、第2リード端子204および第3リード端子205は、互いに間隔を空けてステムベース202の第2面215に設けられている。第1リード端子203、第2リード端子204および第3リード端子205は、第2面215の法線方向に沿って棒状、柱状または軸状にそれぞれ延びている。
第1リード端子203は、ステムベース202の第2面215に接続されている。これにより、第1リード端子203は、ステムベース202に電気的に接続されている。
第2リード端子204は、ステムベース202の第2面215側からステムベース202の第1面214側に引き出された引き出し部220を含む。第2リード端子204の引き出し部220は、ステムベース202に形成された第1貫通孔221を介して引き出されている。
第3リード端子205は、ステムベース202の第2面215側からステムベース202の第1面214側に引き出された引き出し部222を含む。第3リード端子205の引き出し部222は、ステムベース202に形成された第2貫通孔223を介して引き出されている。
第1絶縁体206は、第1貫通孔221内において、第2リード端子204およびステムベース202の間に介在している。第1絶縁体206は、ステムベース202から第2リード端子204を電気的に絶縁させる。第1絶縁体206は、第2リード端子204を支持している。
第2絶縁体207は、第2貫通孔223内において、第3リード端子205およびステムベース202の間に介在している。第2絶縁体207は、ステムベース202から第3リード端子205を電気的に絶縁させる。第2絶縁体207は、第3リード端子205を支持している。
ヒートシンク208は、ステムベース202の第1面214に設けられている。ヒートシンク208は、シリコン製、窒化アルミニウム製または金属製(たとえば鉄製)のブロック状または板状の部材を含む。ヒートシンク208は、第1面214に対して一体的に形成されていてもよい。
ヒートシンク208は、第1面214の法線方向から見た平面視において、ステムベース202の中央部に対してステムベース202の周縁部側に配置されていてもよい。ヒートシンク208は、第1実装面224を有している。第1実装面224は、第1面214の法線方向に沿って延びている。第1実装面224は、ステムベース202の中央部に方向付けられている。
半導体レーザ装置1は、ヒートシンク208の第1実装面224に実装されている。半導体レーザ装置1およびヒートシンク208の間には、サブマウントが介在されていてもよい。半導体レーザ装置1は、第1面214の法線方向に向けてレーザ光を照射する。半導体レーザ装置1は、ステムベース202を介して第1リード端子203に電気的に接続されている。
フォトダイオード209は、ステムベース202の第1面214に実装されている。フォトダイオード209は、第1面214において、ステムベース202の中央部を挟んでヒートシンク208に対向する領域に実装されている。
フォトダイオード209は、より具体的には、第1面214に形成されたリセス部225内に実装されている。リセス部225は、底部に形成された第2実装面226を有している。フォトダイオード209は、第2実装面226に実装されている。フォトダイオード209は、ステムベース202を介して第1リード端子203に電気的に接続されている。
第1導線210は、前述の導線34に対応している。第1導線210は、半導体レーザ装置1および第2リード端子204を電気的に接続する。第1導線210は、より具体的には、半導体レーザ装置1の外部接続領域90および第2リード端子204の引き出し部220に接続されている。これにより、半導体レーザ装置1は、第1導線210を介して第2リード端子204に電気的に接続されている。
これにより、半導体レーザ装置1は、カソードが第1リード端子203に電気的に接続され、アノードが第2リード端子204に電気的に接続される態様でステムベース202の上に搭載されている。
第2導線211は、ボンディングワイヤであってもよい。第2導線211は、フォトダイオード209および第3リード端子205を電気的に接続する。第2導線211は、より具体的には、第3リード端子205の引き出し部222に接続されている。これにより、フォトダイオード209は、第2導線211を介して第3リード端子205に電気的に接続されている。
フォトダイオード209は、カソードが第3リード端子205に電気的に接続され、アノードが第1リード端子203に電気的に接続される態様でステムベース202の上に搭載されている。これにより、フォトダイオード209のアノードは、ステムベース202を介して半導体レーザ装置1のカソードに電気的に接続されている。
キャップ212は、金属製(たとえば鉄製)の筒状部材を含む。キャップ212は、ステムベース202の第1面214の上に取り付けられる。キャップ212は、ヒートシンク208、半導体レーザ装置1、フォトダイオード209、第2リード端子204の引き出し部220、第3リード端子205の引き出し部222、第1導線210および第2導線211を収容する。
キャップ212は、対向壁227、側壁228およびフランジ229を含む。対向壁227は、板状(この形態では円板状)に形成されている。対向壁227は、ステムベース202の第1面214に対向している。側壁228は、筒状(この形態では円筒状)に形成され、対向壁227の周縁に連なっている。側壁228は、対向壁227とは反対側において開口230を区画している。
フランジ229は、開口230の開口端において開口230とは反対側に張り出している。フランジ229は、開口230の開口端に沿って環状(この形態では円環状)に形成されている。キャップ212は、フランジ229が第1面214に取り付けられることによって、ステムベース202に固定される。
キャップ212には、光取り出し窓231が形成されている。光取り出し窓231は、対向壁227に形成されている。光取り出し窓231は、半導体レーザ装置1によって生成されたレーザ光をキャップ212内からキャップ212外に導く。
閉塞部材213は、光取り出し窓231を閉塞する部材である。閉塞部材213は、透光性を有する絶縁体または透明な絶縁体からなることが好ましい。閉塞部材213は、この形態では、ガラスからなる。閉塞部材213は、レーザ光の指向性を高めるためのレンズであってもよい。閉塞部材213は、この形態では、キャップ212の内側から光取り出し窓231を閉塞している。閉塞部材213は、キャップ212の外側から光取り出し窓231を閉塞していてもよい。
この形態では、パッケージ201が、フォトダイオード209を含む例について説明した。しかし、フォトダイオード209を備えないパッケージ201が採用されてもよい。この場合、第3リード端子205は取り除かれてもよいし、開放端子として残存されてもよい。
図14は、第2形態例に係るパッケージ301を示す平面図である。図15は、図14に示すXV-XV線に沿う断面図である。図14では、内部構造の明瞭化のためパッケージ本体302を透過して示している。
以下では、パッケージ301に半導体レーザ装置1が搭載された例について説明する。しかし、半導体レーザ装置1に代えて半導体レーザ装置101または半導体レーザ装置111が、パッケージ301に搭載されてもよい。
図14および図15を参照して、パッケージ301は、半導体レーザ装置1が封止樹脂によって封止された半導体パッケージである。パッケージ301は、半導体レーザ装置1、パッケージ本体302、端子電極303および導線304を含む。図14では、半導体レーザ装置1の配線電極88および端子電極303が、ハッチングによって示されている。
パッケージ本体302は、透明樹脂または透光性樹脂を含む。パッケージ本体302は、透明樹脂または透光性樹脂の一例としてのエポキシ樹脂を含んでいてもよい。パッケージ本体302は、直方体形状に形成されている。
パッケージ本体302は、一方側の第1面305、他方側の第2面306、ならびに、第1面305および第2面306を接続する複数の側面307A,307B,307C,307Dを含む。複数の側面307A~307Dは、より具体的には、第1側面307A、第2側面307B、第3側面307Cおよび第4側面307Dを含む。
第1面305および第2面306は、それらの法線方向Zから見た平面視において四角形状(この形態では長方形状)に形成されている。複数の側面307A~307Dは、法線方向Zに沿って平面的に延びている。
第1側面307Aおよび第2側面307Bは、第1方向Xに沿って延び、第2方向Yに対向している。第1側面307Aおよび第2側面307Bは、パッケージ本体302の長辺を形成している。第3側面307Cおよび第4側面307Dは、第2方向Yに沿って延び、第1方向Xに対向している。第3側面307Cおよび第4側面307Dは、パッケージ本体302の短辺を形成している。
端子電極303は、パッケージ本体302内に配置されている。端子電極303は、この形態では、パッケージ本体302内において第4側面307D側の領域に配置されている。端子電極303は、Fe、Cu、Ni、Al等の金属を含んでいてもよい。
端子電極303の外面には、めっき層が形成されていてもよい。めっき層は、単一のめっき層を含む単層構造を有していてもよい。めっき層は、複数のめっき層を含む積層構造を有していてもよい。めっき層は、Ti、TiN、Ni、Ag、Pd、Au、および、Snのうちの少なくとも1つの金属を含んでいてもよい。
端子電極303は、この形態では、端子本体308および複数の延出部309A,309B,309Cを一体的に含む。複数の延出部309A~309Cは、より具体的には、第1延出部309A、第2延出部309Bおよび第3延出部309Cを含む。
端子本体308は、側面307A~307Dから間隔を空けてパッケージ本体302内に配置されている。端子本体308は、直方体形状に形成されている。端子本体308は、第1面305側の第1端子面310、第2面306側の第2端子面311、ならびに、第1端子面310および第2端子面311を接続する複数の端子側面312A,312B,312C,312Dを含む。複数の端子側面312A~312Dは、より具体的には、第1端子側面312A、第2端子側面312B、第3端子側面312Cおよび第4端子側面312Dを含む。
第1端子面310および第2端子面311は、平面視において四角形状(この形態では第2方向Yに沿って延びる長方形状)に形成されている。第2端子面311は、パッケージ本体302の第2面306から露出している。第2端子面311は、接続対象物に外部接続される外部端子として形成されている。第2端子面311は、第2面306に対して面一に形成されていてもよい。
複数の端子側面312A~312Dは、法線方向Zに沿って平面的に延びている。第1端子側面312Aは、パッケージ本体302の第1側面307Aに対向している。第2端子側面312Bは、パッケージ本体302の第2側面307Bに対向している。第3端子側面312Cは、パッケージ本体302の第3側面307Cに対向している。第4端子側面312Dは、パッケージ本体302の第4側面307Dに対向している。
端子側面312Aおよび第2端子側面312Bは、第1方向Xに沿って延び、第2方向Yに対向している。端子側面312Aおよび第2端子側面312Bは、端子本体308の短辺を形成している。第3端子側面312Cおよび第4端子側面312Dは、第2方向Yに沿って延び、第1方向Xに対向している。第3端子側面312Cおよび第4端子側面312Dは、端子本体308の長辺を形成している。
第1延出部309Aは、第1端子側面312Aから第1側面307Aに向けて帯状に引き出されている。第1延出部309Aは、第1側面307Aから露出する第1露出部313Aを有している。第1露出部313Aは、第1側面307Aに対して面一に形成されていてもよい。
第2延出部309Bは、第2端子側面312Bから第2側面307Bに向けて帯状に引き出されている。第2延出部309Bは、第2側面307Bから露出する第2露出部313Bを有している。第2露出部313Bは、第2側面307Bに対して面一に形成されていてもよい。
第3延出部309Cは、第3端子側面312Cから第4側面307Dに向けて帯状に引き出されている。第3延出部309Cは、第4側面307Dから露出する第3露出部313Cを有している。第3露出部313Cは、第4側面307Dに対して面一に形成されていてもよい。
複数の延出部309A~309Cは、第1端子面310の一部をそれぞれ形成している。複数の延出部309A~309Cは、この形態では、端子側面312A~312Dにおいて第2端子面311から第1端子面310側に間隔を空けて形成されている。
これにより、複数の延出部309A~309Cは、対応する端子側面312A~312Dとの間で段差部314を区画している。段差部314は、端子本体308に向かう湾曲状に形成されている。パッケージ本体302の一部は、段差部314に入り込んでいる。これにより、パッケージ本体302からの端子電極303の抜け落ちが抑制されている。
半導体レーザ装置1は、端子電極303から第3側面307C側に間隔を空けてパッケージ本体302内に配置されている。半導体レーザ装置1は、基板2の第1基板主面3をパッケージ本体302の第1面305に対向させた姿勢でパッケージ本体302内に配置されている。
基板2の長辺(第1基板側面5Aおよび第2基板側面5B)は、パッケージ本体302の第1側面307Aおよび第2側面307Bに対向している。基板2の短辺(第3基板側面5Cおよび第4基板側面5D)は、パッケージ本体302の第3側面307Cおよび第4側面307Dに対向している。
半導体レーザ装置1は、平面視において発光領域31が第3側面307Cの中心および第4側面307Dの中心を結ぶラインの上に位置するように配置されている。これにより、半導体レーザ装置1は、平面視において第1側面307A側に偏在している。半導体レーザ装置1に代えて半導体レーザ装置111が搭載される場合、半導体レーザ装置111は、偏在することなくパッケージ本体302内に封止されていてもよい。半導体レーザ装置1で生成されたレーザ光は、パッケージ本体302の第3側面307Cから取り出される。
半導体レーザ装置1の電極97は、パッケージ本体302の第2面306から露出している。電極97は、接続対象物に外部接続される外部端子として形成されている。電極97は、パッケージ本体302の第2面306に対して面一に形成されていてもよい。
複数の導線304は、前述の導線34A~34Cに対応している。導線304の個数は任意であり、特定の個数に限定されない。複数の導線304は、パッケージ本体302内において、半導体レーザ装置1の外部接続領域90(配線電極88)および端子電極303の第1端子面310に電気的にそれぞれ接続されている。
複数の導線304は、第1接合部315、第2接合部316およびワイヤ部317をそれぞれ含む。第1接合部315は、半導体レーザ装置1の外部接続領域90(配線電極88)に接続されている。第2接合部316は、端子電極303の第1端子面310に接続されている。ワイヤ部317は、第1接合部315から第2接合部316に向けてライン状に延びている。
この形態では、半導体レーザ装置1の電極97がパッケージ本体302の第2面306から露出している例について説明した。しかし、半導体レーザ装置1は、パッケージ本体302の第2面306から露出し、端子電極303とは別の外部端子を形成する第2の端子電極の上に配置されていてもよい。この場合、半導体レーザ装置1の電極97は、第2の端子電極に電気的に接続される。
図16は、第3形態例に係るパッケージ401を示す平面図である。図17は、図16に示すパッケージ401の底面図である。図18は、図17に示すXVIII-XVIII線に沿う断面図である。
以下では、パッケージ401に半導体レーザ装置1が搭載された例について説明する。しかし、半導体レーザ装置1に代えて半導体レーザ装置101または半導体レーザ装置111が、パッケージ401に搭載されてもよい。
図16~図18を参照して、パッケージ401は、絶縁材料製のケース内に半導体レーザ装置1が収容された半導体パッケージである。パッケージ401は、筐体402、半導体レーザ装置1、第1配線403および第2配線404を含む。筐体402は、内部空間405および光取り出し窓406を有している。半導体レーザ装置1は、内部空間405に収容されている。半導体レーザ装置1の光は、光取り出し窓406から取り出される。
第1配線403は、内部空間405の内外に引き回されている。第1配線403は、内部空間405内に位置する第1端部407および内部空間405外に位置する第2端部408を有している。第1配線403の第1端部407は、内部空間405内において半導体レーザ装置1の配線電極88に電気的に接続されている。第1配線403の第2端部408は、接続対象に外部接続される外部端子として形成されている。
第2配線404は、内部空間405の内外に引き回されている。第2配線404は、内部空間405内に位置する第1端部409および内部空間405外に位置する第2端部410を有している。第2配線404の第1端部409は、内部空間405内において半導体レーザ装置1の電極97に電気的に接続されている。第2配線404の第2端部410は、接続対象に外部接続される外部端子として形成されている。以下、パッケージ401の具体的な構造について説明する。
筐体402は、直方体形状に形成されている。筐体402は、この形態では、絶縁体によって形成されている。筐体402は、一方側の第1主面411、他方側の第2主面412、ならびに、第1主面411および第2主面412を接続する複数の側面413A,413B,413C,413Dを有している。複数の側面413A~413Dは、より具体的には、第1側面413A、第2側面413B、第3側面413Cおよび第4側面413Dを含む。
第1主面411および第2主面412は、それらの法線方向Zから見た平面視において四角形状(この形態では長方形状)に形成されている。複数の側面413A~413Dは、法線方向Zに沿って平面的に延びている。
第1側面413Aおよび第2側面413Bは、第1方向Xに沿って延び、第2方向Yに対向している。第1側面413Aおよび第2側面413Bは、筐体402の長辺を形成している。第3側面413Cおよび第4側面413Dは、第2方向Yに沿って延び、第1方向Xに対向している。第3側面413Cおよび第4側面413Dは、筐体402の短辺を形成している。
筐体402の内部には、半導体レーザ装置1を収容するための内部空間405が区画されている。内部空間405は、この形態では、平面視において四角形状に区画されている。内部空間405の平面形状は、任意であり、特定の形状に限定されない。
第3側面413Cには、内部空間405に連通する第1窓415が区画されている。第1窓415は、半導体レーザ装置1の光を取り出す光取り出し窓406として形成されている。第1窓415は、第3側面413Cを正面から見た正面視において、四角形状に区画されている。第1窓415は、この形態では、第2方向Yに沿って延びる長方形状に区画されている。つまり、第3側面413Cは、第1窓415によって正面視において四角環状(この形態では長方形環状)に形成されている。
第1主面411には、内部空間405に連通する第2窓416が区画されている。半導体レーザ装置1は、第2窓416を介して内部空間405に収容される。第2窓416は、この形態では、平面視において四角形状に区画されている。
つまり、第1主面411は、第2窓416によって平面視において四角環状(この形態では長方形環状)に形成されている。第2窓416の平面形状は、任意であり、特定の形状に限定されない。第2窓416の平面形状は、必ずしも内部空間405の平面形状に一致(整合)している必要はない。
パッケージ401は、第1窓415(内部空間405)を閉塞する第1閉塞部材417を含む。第1閉塞部材417は、板状部材からなる。第1閉塞部材417は、半導体レーザ装置1の光を透過させる部材からなることが好ましい。第1閉塞部材417は、透光性を有する絶縁体または透明な絶縁体からなることが好ましい。
第1閉塞部材417は、筐体402の第3側面413Cに取り付けられている。第1閉塞部材417は、より具体的には、第1窓415の周囲に形成された第1支持部418の上に取り付けられている。第1支持部418は、この形態では、第1窓415に連通するように第3側面413Cの表層部に形成されたリセスによって区画されている。第1支持部418(リセス)は、この形態では、平面視において第1窓415を取り囲む四角環状(この形態では長方形環状)に区画されている。
第1閉塞部材417は、第3側面413C側の第1板面419および第4側面413D側の第2板面420を有している。第1板面419および第2板面420は、第3側面413Cに平行な平坦面を有している。第1板面419は、第3側面413Cよりも側方に突出していてもよい。第1板面419は、第3側面413Cに対して第4側面413D側に位置していてもよい。第1板面419は、第3側面413Cと同一平面上に位置していてもよい。
第2板面420は、第3側面413Cに対して第4側面413D側の領域において第1支持部418に取り付けられている。第2板面420は、接着剤を介して第1支持部418に取り付けられていてもよい。接着剤は、樹脂(たとえば赤外線硬化樹脂)を含んでいてもよい。
パッケージ401は、第2窓416(内部空間405)を閉塞する第2閉塞部材421を含む。第2閉塞部材421は、板状部材からなる。第2閉塞部材421の材質は特に制限されないが、絶縁体を含むことが好ましい。絶縁体は、無機絶縁体または有機絶縁体であってもよい。第2閉塞部材421は、遮光性を有していてもよい。
第2閉塞部材421は、筐体402の第1主面411に取り付けられている。第2閉塞部材421は、より具体的には、第2窓416の周囲に形成された第2支持部422の上に取り付けられている。第2支持部422は、この形態では、第2窓416に連通するように第1主面411の表層部に形成されたリセスによって区画されている。第2支持部422(リセス)は、この形態では、平面視において第2窓416を取り囲む四角環状に区画されている。
第2閉塞部材421は、第1主面411側の第1板面423および第2主面412側の第2板面424を有している。第1板面423および第2板面424は、第1主面411に平行な平坦面を有している。第1板面423は、第1主面411よりも上方に突出していてもよい。第1板面423は、第1主面411に対して第2主面412側に位置していてもよい。第1板面423は、第1主面411と同一平面上に位置していてもよい。
第2板面424は、第1主面411に対して第2主面412側の領域において第2支持部422に取り付けられている。第2板面424は、接着剤を介して第2支持部422に取り付けられていてもよい。接着剤は、樹脂(たとえば赤外線硬化樹脂)を含んでいてもよい。
筐体402は、より具体的には、ベース層431およびフレーム層432を含む。筐体402の第1主面411は、フレーム層432によって形成されている。筐体402の第2主面412は、ベース層431によって形成されている。筐体402の側面413A~413Dは、ベース層431およびフレーム層432によって形成されている。
ベース層431は、直方体形状の板状部材からなる。ベース層431は、第1主面411側の第1面433、第2主面412側の第2面434、ならびに、第1面433および第2面434を接続する複数の側面435A,435B,435C,435Dを含む。複数の側面435A~435Dは、より具体的には、第1側面435A、第2側面435B、第3側面435Cおよび第4側面435Dを含む。
第1面433は、内部空間405の一部を形成している。第2面434は、筐体402の第2主面412を形成している。側面435A~435Dは、筐体402の側面413A~413Dの一部をそれぞれ形成している。
ベース層431は、無機絶縁体および有機絶縁体のいずれか一方または双方を含む。ベース層431は、無機絶縁体の一例としての酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、および、窒化アルミニウムのうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。
ベース層431は、有機絶縁体の一例としての感光性樹脂および熱硬化性樹脂のいずれか一方または双方を含んでいてもよい。ベース層431は、有機絶縁体の一例としてのエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、アクリル樹脂、および、シリコーン樹脂のうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。ベース層431は、この形態では、ガラス繊維にエポキシ樹脂が浸透されたガラスエポキシ基板からなる。
フレーム層432は、平面視においてベース層431の内方領域を取り囲む環状(この形態では四角環状)に形成され、ベース層431の第1面433との間で内部空間405を区画する。フレーム層432は、第1主面411側の第1面443、第2主面412側の第2面444、第1面443および第2面444を接続する複数の内壁445A,445B,445C,445D、ならびに、第1面443および第2面444を接続する複数の外壁446A,446B,446C,446Dを含む。
複数の内壁445A~445Dは、より具体的には、第1内壁445A、第2内壁445B、第3内壁445Cおよび第4内壁445Dを含む。内壁445A~445Dは、ベース層431の第1面433との間で内部空間405を区画している。
複数の外壁446A~446Dは、より具体的には、第1外壁446A、第2外壁446B、第3外壁446Cおよび第4外壁446Dを含む。外壁446A~446Dは、筐体402の側面413A~413Dの一部をそれぞれ形成している。
前述の第1窓415および第1支持部418(リセス)は、フレーム層432において筐体402の第3側面413Cを形成する部分に形成されている。前述の第2窓416および第2支持部422(リセス)は、フレーム層432の第1面443に形成されている。
フレーム層432は、無機絶縁体および有機絶縁体のいずれか一方または双方を含む。フレーム層432は、無機絶縁体の一例としての酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、および、窒化アルミニウムのうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。
フレーム層432は、有機絶縁体の一例としての感光性樹脂および熱硬化性樹脂のいずれか一方または双方を含んでいてもよい。フレーム層432は、有機絶縁体の一例としてのエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、アクリル樹脂、および、シリコーン樹脂のうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。フレーム層432は、この形態では、金型成形されたエポキシ樹脂からなる。
第1配線403は、内部空間405から筐体402を貫通して第2主面412に引き出されている。第1配線403は、より具体的には、ベース層431の第1面433の上からベース層431の内部を通過して、ベース層431の第2面434の上に引き出されている。
第1配線403は、第1接続部451、第1貫通部452および第1外部端子部453を含む。第1接続部451は、第1配線403の第1端部407を形成している。第1外部端子部453は、第1配線403の第2端部408を形成している。
第1接続部451は、ベース層431の第1面433において筐体402の第4側面413D側の領域に形成されている。第1接続部451は、膜状に形成されている。第1接続部451は、平面視において四角形状に形成されている。第1接続部451の平面形状は、任意であり、特定の形状に限定されない。第1接続部451は、Cu、Ni、Ti、および、Auのうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。
第1貫通部452は、ベース層431を第1面433から第2面434に貫通し、第1面433および第2面434から露出している。第1貫通部452は、平面視において第1接続部451に重なっている。第1貫通部452は、ベース層431の第1面433から露出する部分において第1接続部451に電気的に接続されている。
第1貫通部452は、平面視において円形状に形成されている。第1貫通部452の平面形状は、任意であり、特定の形状に限定されない。第1貫通部452は、Cu、Ni、Ti、および、Auのうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。
第1外部端子部453は、ベース層431の第2面434において筐体402の第4側面413D側の領域に形成されている。第1外部端子部453は、膜状に形成されている。第1外部端子部453は、第1貫通部452を被覆している。第1外部端子部453は、第1貫通部452に電気的に接続されている。
第1外部端子部453は、平面視において四角形状に形成されている。第1外部端子部453の平面形状は、任意であり、特定の形状に限定されない。第1外部端子部453は、Cu、Ni、Ti、および、Auのうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。
第2配線404は、内部空間405から筐体402を貫通して第2主面412に引き出されている。第2配線404は、より具体的には、ベース層431の第1面433の上からベース層431の内部を通過して、ベース層431の第2面434の上に引き出されている。
第2配線404は、第2接続部461、複数の第2貫通部462および第2外部端子部463を含む。第2接続部461は、第2配線404の第1端部409を形成している。第2外部端子部463は、第2配線404の第2端部410を形成している。
第2接続部461は、ベース層431の第1面433において第1接続部451から間隔を空けて筐体402の第3側面413C側の領域に形成されている。第2接続部461は、膜状に形成されている。第2接続部461は、平面視において四角形状に形成されている。第2接続部461の平面形状は、任意であり、特定の形状に限定されない。第2接続部461は、Cu、Ni、Ti、および、Auのうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。
複数の第2貫通部462は、ベース層431を第1面433から第2面434に貫通し、第1面433および第2面434から露出している。複数の第2貫通部462は、この形態では、第1方向Xに沿って間隔を空けて形成されている。第2貫通部462の個数および配置は任意であり、特定の個数および配置に限定されない。
複数の第2貫通部462は、平面視において第2接続部461に重なっている。複数の第2貫通部462は、ベース層431の第2面434から露出する部分において第2接続部461に電気的に接続されている。
第2貫通部462は、平面視において円形状に形成されている。第2貫通部462の平面形状は、任意であり、特定の形状に限定されない。第2貫通部462は、Cu、Ni、Ti、および、Auのうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。
第2外部端子部463は、ベース層431の第2面434において第1外部端子部453から間隔を空けて筐体402の第3側面413C側の領域に形成されている。第2外部端子部463は、膜状に形成されている。第2外部端子部463は、複数の第2貫通部462を被覆している。第2外部端子部463は、複数の第2貫通部462に電気的に接続されている。
第2外部端子部463は、平面視において四角形状に形成されている。第2外部端子部463の平面形状は、任意であり、特定の形状に限定されない。第2外部端子部463は、Cu、Ni、Ti、および、Auのうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。
パッケージ401は、この形態では、サブマウント471をさらに含む。サブマウント471は、直方体形状に形成された板状部材からなる。サブマウント471は、第1主面411側の第1面472、第2主面412側の第2面473、ならびに、第1面472および第2面473を接続する側面474を含む。サブマウント471の第2面473は、第2配線404の第2接続部461に接続されている。サブマウント471は、Si、GaN、SiC、および、AlNのうちの少なくとも1種の材料を含んでいてもよい。
サブマウント471は、1つまたは複数の貫通配線475を含む。貫通配線475は、サブマウント471を第1面472から第2面473に貫通し、第1面472および第2面473から露出している。貫通配線475は、第2面473において第2配線404の第2接続部461に電気的に接続されている。
貫通配線475は、平面視において円形状に形成されている。貫通配線475の平面形状は、任意であり、特定の形状に限定されない。貫通配線475は、Cu、Ni、Ti、および、Auのうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。
半導体レーザ装置1は、基板2の第1基板主面3を筐体402の第1主面411に対向させた姿勢でサブマウント471の第1面472の上に配置されている。基板2の長辺(第1基板側面5Aおよび第2基板側面5B)は、筐体402の第1側面413Aおよび第2側面413Bに対向している。基板2の短辺(第3基板側面5Cおよび第4基板側面5D)は、筐体402の第3側面413Cおよび第4側面413Dに対向している。
半導体レーザ装置1の電極97は、サブマウント471の貫通配線475に電気的に接続されている。これにより、半導体レーザ装置1は、貫通配線475を介して第2配線404に電気的に接続されている。電極97は、導電性接合材を介して貫通配線475に接続されていてもよい。導電性接合材は、金属ペーストまたは半田であってもよい。
半導体レーザ装置1の光取り出し面(この形態では、第3基板側面5C(第1端面56))は、平面視においてサブマウント471から筐体402の第3側面413Cに突出している。基板2の第1基板主面3は、法線方向Zにベース層431の第1面433に対向している。
この構造によれば、半導体レーザ装置1のレーザ光が、サブマウント471外の領域から取り出される。したがって、レーザ光に対するサブマウント471の干渉(光の反射や吸収等)を抑制できる。むろん、半導体レーザ装置1の全域が、サブマウント471の上に位置していてもよい。
半導体レーザ装置1は、平面視において発光領域31が第3側面413Cの中心および第4側面413Dの中心を結ぶラインの上に位置するように配置されている。これにより、半導体レーザ装置1は、平面視において第1側面413A側に偏在している。半導体レーザ装置1に代えて半導体レーザ装置111が搭載される場合、半導体レーザ装置111は、偏在することなく筐体402内に配置されていてもよい。
パッケージ401は、1つまたは複数(この形態では3個)の導線480をさらに含む。複数の導線480は、前述の導線34A~34Cに対応している。導線480の個数は任意であり、特定の個数に限定されない。複数の導線480は、半導体レーザ装置1の外部接続領域90(配線電極88)および第1配線403の第1接続部451に電気的にそれぞれ接続されている。
複数の導線480は、より具体的には、第1接合部481、第2接合部482およびワイヤ部483をそれぞれ含む。第1接合部481は、半導体レーザ装置1の外部接続領域90(配線電極88)に接続されている。第2接合部482は、第1配線403の第1接続部451に接続されている。ワイヤ部483は、第1接合部481から第2接合部482に向けてライン状に延びている。これにより、半導体レーザ装置1は、導線480を介して第1配線403に電気的に接続されている。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はさらに他の形態で実施できる。
前述の実施形態では、半導体層6が、3個の発光ユニット層13および2個のトンネル接合層14を含む例について説明した。しかし、発光ユニット層13の個数は、任意であり、3個に限定されない。1個、2個もしくは3個、または、3個を超える発光ユニット層13が形成されていてもよい。また、トンネル接合層14の個数は、発光ユニット層13の個数に応じて調整されるものであり、2個に限定されるものではない。
前述の実施形態において、各半導体部分の導電型が反転された構造が採用されてもよい。つまり、p型の部分がn型とされ、n型の部分がp型とされてもよい。
この出願は、2019年3月8日に日本国特許庁に提出された特願2019-042890号に対応しており、この出願の全開示はここに引用により組み込まれる。本発明の実施形態について詳細に説明してきたが、これらは本発明の技術的内容を明らかにするために用いられた具体例に過ぎず、本発明はこれらの具体例に限定して解釈されるべきではなく、本発明の範囲は添付の請求の範囲によってのみ限定される。
1 半導体レーザ装置
6 半導体層
10 n型バッファ層
11 発光層
12 p型コンタクト層
13 発光ユニット層
13A 第1発光ユニット層
13B 第2発光ユニット層
13C 第3発光ユニット層
14 トンネル接合層
14A 第1トンネル接合層
14B 第2トンネル接合層
31 発光領域
32 パッド領域
34 導線
34A 導線
34B 導線
34C 導線
51 メサ構造
52 頂部
53 基部
54 第1側壁
55 第2側壁
61 パッドメサ構造
62 パッド頂部
63 パッド基部
64 パッド側壁
88 配線電極
89 内部接続領域
90 外部接続領域
101 半導体レーザ装置
111 半導体レーザ装置
201 パッケージ(半導体ステム)
301 パッケージ(半導体パッケージ)
401 パッケージ(半導体パッケージ)
W1 第1幅
W2 第2幅
W3 第3幅
WC 接続幅

Claims (19)

  1. 平面視が長方形状の基板の第1主面上に形成され、前記長方形状の長辺方向に延びる上側の幅が下面側の第1幅よりも狭い幅をしたリッジ状のメサ構造を有する発光領域と、
    平面視が長方形状の基板の第1主面上に、前記発光領域の一方側面側全体に沿って延びるように形成され、上面側の幅が下面側の第2幅よりも狭い幅をし、前記下面側の前記第2幅が前記発光領域の前記第1幅よりも大きい幅をし、前記上面の高さが前記発光領域の上面の高さと等しくされたリッジ状のパッドメサ構造を有するパッド領域と、
    平面視が長方形状の基板の第1主面上に、前記発光領域の他方側面側全体に沿って延びるように形成され、上面側の幅が下面側の第3幅よりも狭い幅をし、前記上面の高さが前記発光領域の上面の高さと等しくされたリッジ状の外側メサ構造を有する外側領域とを含み、
    前記発光領域と前記パッド領域との間は、上面側から底壁側に向かって開口が狭まる先細り形状の第1トレンチによって区画されており、
    前記発光領域と前記外側領域との間は、上面側から底壁側に向かって開口が狭まる先細り形状の第2トレンチによって区画されており、
    前記発光領域の表面、前記第1トレンチの内側底面、前記パッド領域の表面、前記第2トレンチの内側底面、および前記外側領域を一体的に被覆する絶縁層と、
    前記発光領域の前記メサ構造の頂面を覆う前記絶縁層に形成されたコンタクト孔と、
    前記絶縁層を挟んで前記発光領域の表面、前記第1トレンチの内側底面、前記パッド領域の表面、前記第2トレンチの内側底面、および前記外側領域を連続的に被覆する配線電極と、を有し、
    前記配線電極が前記コンタクト孔を被覆する領域は、前記配線電極は前記発光領域の表面に電気的に接続された内部接続領域とされ、
    前記配線電極が前記パッド領域を被覆する領域は、導線に外部接続される外部接続領域として必要な表面積を有している、半導体レーザ装置。
  2. 前記絶縁層の上には、前記配線電極以外の配線電極は形成されていない、請求項1に記載の半導体レーザ装置。
  3. 前記基板は、一方側の前記第1主面および他方側の第2主面を有し、
    前記第2主面の上に形成された電極をさらに含む、請求項1または2に記載の半導体レーザ装置。
  4. 前記発光領域は、平面視において前記基板の中心からずれて形成されている、請求項3に記載の半導体レーザ装置。
  5. 前記外側領域の前記第3幅は前記第1幅よりも大きい、請求項1~4のいずれか一項に記載の半導体レーザ装置。
  6. 前記外側領域は、第2のパッド領域として形成され、
    前記配線電極は、前記絶縁層を挟んで前記外側領域を被覆し、導線に外部接続される第2の外部接続領域を有している、請求項1~5のいずれか一項に記載の半導体レーザ装置。
  7. 前記外部接続領域は、前記第1幅を超える接続幅を有する導線に外部接続される、請求項1~6のいずれか一項に記載の半導体レーザ装置。
  8. 前記パッド領域は、前記発光領域のリッジ状の前記メサ構造から電気的に分離して形成され、
    前記配線電極の前記内部接続領域は、前記メサ構造の前記頂に電気的に接続されている、請求項1~7のいずれか一項に記載の半導体レーザ装置。
  9. 前記メサ構造の側壁は、前記メサ構造の前記頂から前記基板に向けて下り傾斜している、請求項8に記載の半導体レーザ装置。
  10. 前記メサ構造は、前記基板側に形成された第1導電型の第1半導体層、前記頂側に形成された第2導電型の第2半導体層、ならびに、前記第1半導体層および前記第2半導体層の間に介在する活性層を含む発光ユニット層を含み、
    前記配線電極の前記内部接続領域は、前記第2半導体層に電気的に接続されている、請求項8または9に記載の半導体レーザ装置。
  11. 前記メサ構造は、前記基板側から前記頂側に向けて積層された複数の前記発光ユニット層、および、複数の前記発光ユニット層の間に介在するトンネル接合層を含む、請求項10に記載の半導体レーザ装置。
  12. 前記パッド領域は、パッド頂部、パッド基部、ならびに、前記パッド頂部および前記パッド基部を接続するパッド側壁を有し、リッジ状に区画されたパッドメサ構造を含み、
    前記配線電極の前記外部接続領域は、前記パッドメサ構造の前記パッド頂部を被覆している、請求項8~11のいずれか一項に記載の半導体レーザ装置。
  13. 前記パッドメサ構造の前記パッド側壁は、前記パッド頂部から前記パッド基部に向けて下り傾斜している、請求項12に記載の半導体レーザ装置。
  14. 前記パッド領域は、前記メサ構造の前記頂に対して前記基板側に形成されている、請求項8~13のいずれか一項に記載の半導体レーザ装置。
  15. 一方側の第1面および他方側の第2面を有する金属製のステムベースと、
    前記ステムベースの前記第2面に接続された第1端子と、
    前記ステムベースの前記第2面から前記ステムベースを貫通して前記第1面に引き出された第2端子と、
    前記ステムベースの前記第1面の上に配置され、前記ステムベースを介して前記第1端子に電気的に接続された請求項1~14のいずれか一項に記載の半導体レーザ装置と、
    前記第2端子および前記半導体レーザ装置の前記配線電極の前記外部接続領域に接続された導線と、を含む、半導体ステム。
  16. 透明樹脂または透光性樹脂を含むパッケージ本体と、
    前記パッケージ本体内に封止された端子電極と、
    前記端子電極から間隔を空けて前記パッケージ本体内に封止された請求項1~14のいずれか一項に記載の半導体レーザ装置と、
    前記パッケージ本体内に封止され、前記端子電極および前記半導体レーザ装置の前記配線電極の前記外部接続領域に接続された導線と、を含む、半導体パッケージ。
  17. 前記半導体レーザ装置は、平面視において前記パッケージ本体の中心からずれて配置されている、請求項16に記載の半導体パッケージ。
  18. 内部空間を有する筐体と、
    前記筐体の内外に引き回された第1配線と、
    前記第1配線から電気的に絶縁された状態で前記筐体の内外に引き回された第2配線と、
    前記内部空間内において前記第2配線の上に配置され、前記第2配線に電気的に接続された請求項1~14のいずれか一項に記載の半導体レーザ装置と、
    前記第1配線および前記半導体レーザ装置の前記配線電極の前記外部接続領域に接続された導線と、を含む、半導体パッケージ。
  19. 前記半導体レーザ装置は、平面視において前記筐体の中心からずれて配置されている、
    請求項18に記載の半導体パッケージ。
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