JPH02165686A - Optical element and optoelectronic device - Google Patents

Optical element and optoelectronic device

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JPH02165686A
JPH02165686A JP32106088A JP32106088A JPH02165686A JP H02165686 A JPH02165686 A JP H02165686A JP 32106088 A JP32106088 A JP 32106088A JP 32106088 A JP32106088 A JP 32106088A JP H02165686 A JPH02165686 A JP H02165686A
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JP
Japan
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semiconductor laser
substrate
groove
resonator
laser device
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Application number
JP32106088A
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Japanese (ja)
Inventor
Hironori Kusunoki
楠 浩典
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To improve heat radiating characteristics by providing a recess or a groove in a semiconductor substrate or multiple growing layers facing a resonator. CONSTITUTION:A groove 14 is provided in the fixing surface side of a substrate 2 of a semiconductor laser element 1 so that the part of the substrate facing a resonator 12 becomes thin. The groove 14 is filled with solder 15 which fixes the semiconductor laser element 1 to a submount 24 without a gap. In this way, the substrate 2 whose thermal resistance is high can be made thin. Since the solder whose heat conductivity is more excellent than the substrate 2 penetrates into the groove 14 without the gap, the thermal resistance between the resonator 12 and a heat sink 23 becomes small, and heat radiation becomes excellent. Therefore, the temperature characteristics of the semiconductor laser device are improved.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光素子およびその光素子を組み込んだ光電子
装置、特に半導体レーザ素子およびその半導体レーザ素
子を組み込んだ光電子装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an optical device and an optoelectronic device incorporating the optical device, and particularly to a semiconductor laser device and an optoelectronic device incorporating the semiconductor laser device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

光通信用光源あるいはディジタルオーディオディスク、
ビデオディスク等の情報処理装置用光源として、各種構
造の半導体レーザ素子が開発されている。半導体レーザ
(半導体レーザ素子)はその動作時、多量の熱を発生す
る。したがって、熱の効率的な放散は半導体レーザ素子
を組み込んだ半導体レーザ装置の構造設計においても重
要である。また、半導体レーザ素子は縦、横、高さがい
ずれも0.4mm以下と小さいことから、その取扱性向
上のためサブマウントと称される支持体上に固定されて
取り扱われる。このような半導体レーザ素子はサブマウ
ントを介して半導体レーザ装置のパッケージ内のヒート
シンクに固定される。
Light sources for optical communications or digital audio discs,
Semiconductor laser elements with various structures have been developed as light sources for information processing devices such as video disks. Semiconductor lasers (semiconductor laser elements) generate a large amount of heat when they operate. Therefore, efficient heat dissipation is also important in the structural design of a semiconductor laser device incorporating a semiconductor laser element. Further, since the semiconductor laser element is small in length, width, and height of 0.4 mm or less, it is handled by being fixed on a support called a submount in order to improve its handling. Such a semiconductor laser element is fixed to a heat sink in a package of a semiconductor laser device via a submount.

たとえば、株式会社オーム社発行1985年4月25日
、「半導体レーザと光集積回路」、P450−P2S5
には、rnP (インジウム・燐)長波長レーザのマウ
ント例が示されている。この例では、放熱効果を良くす
るために、基板を上にp側(基板主面側に活性層を含む
多層成長層が設けられるが、この多層成長層の最上段に
アノードを橿が設けられている。)をヒートシンクに向
けてマウントし、活性層とヒートシンク間の熱抵抗を下
げて放熱効果を良くしている。なお、レーザチップはダ
イヤモンド(サブマウント)に1(Sn)によってヒー
トシンクに固定されているとともに、前記ダイヤモンド
はSnによってヒートシンクに固定されている。また、
同文献には、「CW光発振せるためには、熱抵抗を小さ
くし放熱効果を良くして温度上昇を低く抑える必要があ
る。
For example, "Semiconductor laser and optical integrated circuit", published by Ohmsha Co., Ltd., April 25, 1985, P450-P2S5.
shows an example of mounting an rnP (indium phosphorus) long wavelength laser. In this example, in order to improve the heat dissipation effect, a multilayer growth layer including an active layer is provided on the p side (main surface side of the substrate) on top of the substrate, and an anode is provided on the top layer of this multilayer growth layer. ) is mounted facing the heat sink to lower the thermal resistance between the active layer and the heat sink and improve heat dissipation. Note that the laser chip is fixed to the heat sink by diamond (submount) 1 (Sn), and the diamond is fixed to the heat sink by Sn. Also,
The same document states, ``In order to perform CW optical oscillation, it is necessary to reduce the thermal resistance and improve the heat dissipation effect to suppress the temperature rise.

」旨記載されている。” is stated.

一方、温度特性を示す−パラメータの一つとして、レー
ザ光出力値が素子の熱抵抗により時間とともに低下する
というドループ(droop)特性が知られている。半
導体レーザの高出力化においてはドループ特性の向上が
重要である。ドループ特性については、たとえば、昭和
62年8月、三菱電機株式会社半導体事業部発行、「°
87三菱半導体データブック、光半導体素子W」1−2
9頁に記載されている。
On the other hand, as one of the parameters indicating temperature characteristics, the droop characteristic is known in which the laser light output value decreases over time due to the thermal resistance of the element. Improving droop characteristics is important in increasing the output power of semiconductor lasers. Regarding droop characteristics, for example, published by Mitsubishi Electric Corporation's Semiconductor Division, August 1988, "°
87 Mitsubishi Semiconductor Data Book, Optical Semiconductor Device W" 1-2
It is described on page 9.

他方、日経マグロウヒル社発行「日経エレクトロニクス
、11984年9月24日号、P2S5およびP2S6
には、シリコンカーバイト(StC)で形成されたサブ
マウントを使用した例が記載されている。このサブマウ
ントは銅(Cu)のステム上に固定されているとともに
、熱伝導性および電気絶縁性が高いことから、サブマウ
ント上に固定される半導体レーザ素子は、前記文献とは
逆に基板側がサブマウントに固定されている。
On the other hand, published by Nikkei McGraw-Hill, “Nikkei Electronics, September 24, 11984 issue, P2S5 and P2S6
describes an example using a submount made of silicon carbide (StC). Since this submount is fixed on a copper (Cu) stem and has high thermal conductivity and electrical insulation, the semiconductor laser element fixed on the submount has its substrate side facing up, contrary to the above-mentioned literature. fixed to the submount.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記のように、半導体レーザ素子をサブマウントに固定
する構造としては、80〜100μmと厚い基板(Ga
As (ガリウム・砒素)基板あるいはInPi板等〕
をソルダでサブマウントに固定する構造(基板側固定構
造)、または基板の主面に形成された数μm〜十数μm
程度と薄い一部で共振器を構成する活性層を有する多層
成長層側をソルダでサブマウントに固定する構造(成長
層側固定i11りが採用されている。レーザ光を発光す
る活性層は前記多層成長層内に存在するため基板側固定
構造では、成長層側固定構造に比較して共振器からヒー
トシンクに至る伝熱経路が格段に長くなり、温度特性(
ドループ特性)が低下する。
As mentioned above, the structure for fixing the semiconductor laser element to the submount requires a substrate as thick as 80 to 100 μm (Ga
As (gallium/arsenic) substrate or InPi plate, etc.]
A structure in which it is fixed to a submount with solder (substrate side fixing structure), or a structure of several μm to more than 10 μm formed on the main surface of the board.
A structure in which the multilayer growth layer side, which has an active layer constituting a resonator in a relatively thin part, is fixed to the submount with solder (growth layer side fixed i11) is adopted.The active layer that emits laser light is Because it exists within the multilayer growth layer, the heat transfer path from the resonator to the heat sink is much longer in the substrate side fixed structure compared to the growth layer side fixed structure, and the temperature characteristics (
Droop characteristics) decrease.

一方、前記成長層側固定構造は基板側固定構造に比較し
て温度特性が良好となるが、半導体レーザ素子とサブマ
ウントを固定するソルダが固定時に押し付は力によって
食み出して周縁に盛り上がり易くなり、この盛り上がっ
たソルダが活性層部分に接触し、pn接合がショートし
て耐圧(vm)が劣化するという不良が発生し易い。
On the other hand, the growth layer side fixing structure has better temperature characteristics compared to the substrate side fixing structure, but when the solder fixing the semiconductor laser element and the submount is fixed, the pressing force protrudes due to the force and bulges on the periphery. This raised solder comes into contact with the active layer portion, causing a short circuit in the pn junction and deterioration of the withstand voltage (vm).

このようなことから、チップボンディングの作業性、ボ
ンディング歩留りの点で基板側固定構造は依然として多
用されている。
For this reason, the substrate side fixing structure is still frequently used in terms of chip bonding workability and bonding yield.

基板側固定構造の半導体レーザ素子の素子温度特性(ド
ループ特性)を改善する場合、活性層から放熱面となる
基板裏面までの距離を短くし、レーザ発振時に活性層で
発生した熱を放散し易くすればよいことが考えられる。
When improving the device temperature characteristics (droop characteristics) of a semiconductor laser device with a fixed structure on the substrate side, shorten the distance from the active layer to the back surface of the substrate, which serves as the heat dissipation surface, to make it easier to dissipate the heat generated in the active layer during laser oscillation. I can think of something that should be done.

しかし、前記基板を薄くするために、プロセス時前記基
板で構成されるウェハの厚さを薄くすると、ウェハが割
れ易くなり、歩留り低下やウェハのハンドリング性が低
くなり量産化技術としては適当ではない。
However, if the thickness of the wafer made up of the substrate is reduced during the process in order to make the substrate thinner, the wafer becomes more likely to break, resulting in lower yields and poor handling of the wafer, making it unsuitable as a mass production technology. .

本発明の目的は、放熱特性の優れた光素子および光電子
装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an optical element and a photoelectronic device with excellent heat dissipation characteristics.

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。
The above and other objects and novel features of the present invention include:
It will become clear from the description of this specification and the accompanying drawings.

・〔課題を解決するための手段〕 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
- [Means for Solving the Problems] A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.

すなわち、本発明の半導体レーザ装置にあっては、半導
体レーザ素子はその基板側がヒートシンクに固定された
サブマウントにソルダによって固定されているが、この
半導体レーザ素子の基板の固定面側には共振器に対面す
る基板部分を薄くするような溝が設けられかつこの溝部
分には半導体レーザ素子をサブマウントに固定するソル
ダが隙間なく充填されている。
That is, in the semiconductor laser device of the present invention, the semiconductor laser element is fixed by solder to a submount whose substrate side is fixed to a heat sink, and a resonator is mounted on the fixed surface side of the substrate of the semiconductor laser element. A groove is provided to thin the portion of the substrate facing the substrate, and this groove portion is filled without any gaps with solder for fixing the semiconductor laser element to the submount.

また、他の例としては、前記溝には基板やソルダに比較
して熱伝導度の良好な金属があらかしめ埋め込まれて熱
放散促進体が形成されているとともに、この熱放散促進
体もソルダを介してサブマウントに固定されている。
In addition, as another example, a metal having better thermal conductivity than the substrate or solder is buried in the groove to form a heat dissipation promoting body, and this heat dissipating promoting body is also soldered. It is fixed to the submount via.

〔作用〕[Effect]

上記した手段によれば、本発明の半導体レーザ装置は半
導体レーザ素子の共振器に対応する基板の固定面側に溝
が形成されていることから、熱抵抗の大きな基板が薄く
なりかつまた前記溝内には基板よりも熱伝導度の良好な
ソルダが隙間なく入り込んでいるため、前記共振器とヒ
ートシンクとの間の熱抵抗が小さくなり、放熱性が良(
なることから、半導体レーザ装置の温度特性(ドループ
特性)が向上する。
According to the above-mentioned means, since the semiconductor laser device of the present invention has the groove formed on the fixed surface side of the substrate corresponding to the resonator of the semiconductor laser element, the substrate with high thermal resistance can be thinned, and the groove Since the solder, which has better thermal conductivity than the substrate, is filled inside the resonator without any gaps, the thermal resistance between the resonator and the heat sink is reduced, resulting in good heat dissipation (
As a result, the temperature characteristics (droop characteristics) of the semiconductor laser device are improved.

また、前記溝に熱伝導度の良好な金属を埋め込んで熱放
散促進体を設けた構造では、この熱放散促進体部分での
熱抵抗が前記ソルダの場合に比較して小さくなるため、
半導体レーザ装置の温度特性はさらに改善される。
In addition, in a structure in which a heat dissipation promoter is provided by embedding a metal with good thermal conductivity in the groove, the thermal resistance at the heat dissipation promoter portion is smaller than that in the case of the solder.
The temperature characteristics of the semiconductor laser device are further improved.

〔実施例〕〔Example〕

(第1実施例) 以下図面を参照して本発明の第1実施例について説明す
る。
(First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の第1実施例による半導体レーザ装置の
一部を示す斜視図、第2図は本発明の第1実施例による
半導体レーザ素子を示す斜視図、第3図〜第5図は同じ
く半導体レーザ素子製造各工程における断面図であって
、第3図はC3P型素子構造が形成されかつ基板表面に
ホトレジスト膜がストライブ状に形成されたウェハの斜
視図、第4図は基板面に溝が設けられかつ電極が設けら
れたウェハの斜視図、第5図はウェハを半導体レーザ素
子の横方向に沿って分断して得られた短冊体を示す斜視
図、第6図は一部を切り欠いた本発明の半導体レーザ装
置を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a part of a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention, and FIGS. 3 to 5 3 is a cross-sectional view of each step of manufacturing a semiconductor laser device, and FIG. 3 is a perspective view of a wafer on which a C3P type device structure is formed and a photoresist film is formed in stripes on the surface of the substrate, and FIG. FIG. 5 is a perspective view of a wafer with grooves and electrodes provided on its surface; FIG. 5 is a perspective view of strips obtained by cutting the wafer along the lateral direction of semiconductor laser elements; FIG. 1 is a perspective view showing a semiconductor laser device of the present invention with a portion cut away; FIG.

この実施例では、CS P (ChanneledSu
bstrate−Planar)型の半導体レーザ素子
(光素子)を組み込んだ半導体レーザ装置(光電子装置
)に本発明を適用した例について説明する。半導体レー
ザ素子は発振波長830 nmのレーザ光を発光する素
子であり、後述するように組み込まれて、たとえば、光
デイスクメモリ用光源として適した高出力半導体レーザ
装置となる。
In this example, CS P (ChanneledSu
An example in which the present invention is applied to a semiconductor laser device (optoelectronic device) incorporating a (bstrate-planar) type semiconductor laser device (optical device) will be described. The semiconductor laser element is an element that emits laser light with an oscillation wavelength of 830 nm, and is incorporated as described later to form a high-output semiconductor laser device suitable as a light source for, for example, an optical disk memory.

半導体レーザ素子lは、第2図に示されるように、n形
GaAs基板2の主面中央にストライブ状のチャネル(
溝)3が設けられている。このチャネル3は前記n形G
aAs基板2の主面を部分的エツチングすることにより
形成されている。ストライブ状のチャネル3が形成され
たn形GaAS基板2の主面上には、n形G a A 
I A sからなるn形りラッド層4.GaAnAsか
らなる活性層5.p形CaAfLASからなるp形りラ
ッド層6、そしてn形GaAsからなるn形キャップ層
7が形成されている。これらの層、すなわち多層゛成長
層8は液相エピタキシャル成長により形成されている。
As shown in FIG. 2, the semiconductor laser element 1 has a striped channel (
Groove) 3 is provided. This channel 3 is the n-type G
It is formed by partially etching the main surface of the aAs substrate 2. On the main surface of the n-type GaAS substrate 2 on which the striped channel 3 is formed, n-type GaA
n-shaped rad layer consisting of IAs;4. Active layer made of GaAnAs5. A p-type rad layer 6 made of p-type CaAfLAS and an n-type cap layer 7 made of n-type GaAs are formed. These layers, ie, the multilayer growth layer 8, are formed by liquid phase epitaxial growth.

また、前記多層成長層8の表層部、すなわちn形キャッ
プ層7およびp形りラッド層6の中央には、電流狭窄の
ための亜鉛拡散によるp中形拡散層9(点々が施されて
いる領域)が設けられている。また、前記n形キャップ
117上には、アノードtitoが設けられており、n
形基板表面にはカソード電極11が設けられている。
Further, in the surface layer part of the multilayer growth layer 8, that is, in the center of the n-type cap layer 7 and the p-type rad layer 6, a p-medium diffusion layer 9 (dotted) is formed by zinc diffusion for current confinement. area) is provided. Further, an anode is provided on the n-type cap 117, and an anode is provided on the n-type cap 117.
A cathode electrode 11 is provided on the surface of the shaped substrate.

前記チャネル3に対面する活性層5 ii1域は、二点
鎖線で示されるように共振器12を構成している。そし
て、前記アノード’t8ilOおよびカソード電極11
に所定の電圧を印加すると、前記共振器12の端面(出
射面)からレーザ光13を出射する。
The active layer 5 ii1 region facing the channel 3 constitutes a resonator 12 as shown by the two-dot chain line. Then, the anode 't8ilO and the cathode electrode 11
When a predetermined voltage is applied to the resonator 12, the laser beam 13 is emitted from the end face (emission surface) of the resonator 12.

すなわち、C3P型の半導体レーザ素子は、n形GaA
s基板2の主面にチャネル3を設けることによって、こ
のチャネル3の上部のp形りラッド層6への光の滲み出
しを他の部分よりも多くし、チャネル3の上部に対応す
る活性層5部分(共振器12)がその両側に拡がる活性
層5部分よりも、実効的に屈折率が高(なるようにして
前記共振器12における光の閉じ込め効果を向上させ、
レーザ発振を生じさせる構造となっている。
That is, the C3P type semiconductor laser device is made of n-type GaA
By providing a channel 3 on the main surface of the s-substrate 2, more light leaks into the p-shaped rad layer 6 above the channel 3 than in other parts, and the active layer corresponding to the upper part of the channel 3 5 portion (resonator 12) has an effective refractive index higher than that of the active layer 5 portion extending on both sides thereof (so that the light confinement effect in the resonator 12 is improved,
It has a structure that generates laser oscillation.

ところで、これが本発明の特徴の一つであるが、前記n
形GaAs基vi2の表面は前記共振器12に対面して
除去されてストライブ状の溝14が設けられている。こ
の溝14の深さdは前記nff3GaAs基板2の厚さ
が95μm程度であることから、機械的強度をも考慮し
て40〜60μm程度となっている。また、溝14の溝
底幅Wは10μm程度となっている。なお、半導体レー
ザ素子lの厚さは100μm程度である。
By the way, this is one of the features of the present invention.
The surface of the GaAs base vi2 facing the resonator 12 is removed to provide striped grooves 14. Since the thickness of the NFF3 GaAs substrate 2 is approximately 95 μm, the depth d of the groove 14 is approximately 40 to 60 μm, taking into consideration mechanical strength. Further, the groove bottom width W of the groove 14 is approximately 10 μm. Note that the thickness of the semiconductor laser element l is approximately 100 μm.

つぎに、このような半導体レーザ素子lの製造方法につ
いて説明する。第3図は、すでにn形GaAs基板2の
主面にチャネル3が設けられるとともに、多層成長層8
が形成されかつ多層成長層8の表面にアノード電極10
が形成された矩形のウェハ15の一部を示す斜視図であ
る。このようなウェハ15は、厚さが95pm前後とな
るn形GaAs基板2の露出した表面が上面となるよう
にされた後、前記ストライブ状の溝14を形成するため
に、常用のホトリソグラフィ技術によってホトレジスト
でマスク16が形成される。前記マスク16と隣接する
マスク16との間隔aは約100−150μmとなると
ともに、マスク16間の中央にチャネル3が位置するよ
うになる。
Next, a method for manufacturing such a semiconductor laser device 1 will be explained. In FIG. 3, a channel 3 has already been provided on the main surface of an n-type GaAs substrate 2, and a multilayer growth layer 8 has been formed.
is formed and an anode electrode 10 is formed on the surface of the multilayer growth layer 8.
FIG. 2 is a perspective view showing a part of a rectangular wafer 15 on which is formed. Such a wafer 15 is made so that the exposed surface of the n-type GaAs substrate 2 with a thickness of about 95 pm is the upper surface, and then a conventional photolithography process is performed to form the stripe-shaped grooves 14. The technique forms a mask 16 with photoresist. The distance a between the masks 16 and the adjacent masks 16 is about 100-150 μm, and the channel 3 is located in the center between the masks 16.

ツキニ、前記マスク16をマスクとして硫酸系エッチャ
ント(たとえば、H,So、: H,O□: Cm H
z  (OH)* )によるケミカルエツチングを行っ
て、n形GaAs基板2をd、すなわち、40〜60μ
mの深さに除去する。この結果、第4図に示されるよう
に、深さ40〜60μm、溝底幅10IIm程度のスト
ライブ状の溝14が形成される。その後、前記n形Ga
As5板2の表面にA u G e N i / Cr
 / A uからなる厚さlum前後のカソード電極1
1を形成する。
Then, using the mask 16 as a mask, sulfuric acid-based etchant (for example, H, So,: H, O□: Cm H
z(OH)*) to form an n-type GaAs substrate 2 with
Remove to a depth of m. As a result, as shown in FIG. 4, striped grooves 14 are formed with a depth of 40 to 60 μm and a groove bottom width of about 10 II m. Then, the n-type Ga
A u G e Ni / Cr on the surface of the As5 plate 2
/ A cathode electrode 1 with a thickness of about lum
form 1.

つぎに、前記ウェハ15を半導体レーザ素子が横方向に
連なり、幅が共振器長になるように分断し、第5図に示
されるような短冊体17を形成する。その後、この短冊
体17を所定長さに切断して、第2図に示されるような
半導体レーザ素子Iを得る。
Next, the wafer 15 is cut into strips 17 such that the semiconductor laser elements are arranged laterally and the width corresponds to the resonator length to form strips 17 as shown in FIG. Thereafter, this strip 17 is cut into a predetermined length to obtain a semiconductor laser device I as shown in FIG.

このような半導体レーザ素子lは、たとえば第6図に示
されるようなパッケージに組み込まれて半導体レーザ装
置となる。この半導体レーザ装置20は、それぞれアセ
ンブリの主体部品となる板状のステム21およびこめス
テム21の主面側に気密固定されたキャップ22とから
なっている。
Such a semiconductor laser element 1 is assembled into a package as shown in FIG. 6, for example, to form a semiconductor laser device. This semiconductor laser device 20 includes a plate-shaped stem 21 and a cap 22 hermetically fixed to the main surface of the stem 21, each of which is the main component of the assembly.

前記ステム21は数mmの厚さの円形の金属板となって
いて、その主面(上面)の中央部には銅製のヒートシン
ク23が鑞材等で固定されている。
The stem 21 is a circular metal plate with a thickness of several mm, and a heat sink 23 made of copper is fixed to the center of its main surface (upper surface) with a brazing material or the like.

このヒートシンク23の側面にはサブマウント24を介
して半導体レーザ素子lが固定されている。
A semiconductor laser element l is fixed to the side surface of this heat sink 23 via a submount 24.

第1図は半導体レーザ素子1の固定状態を示す拡大図で
ある。前記半導体レーザ素子lは、たとえば、幅が40
0IIm、長さが300am、高さが100μmとなっ
ていて、レーザ光13は共振器12の両端から発光され
ている。前記半導体レーザ素子lはn形GaAs基板2
が鉛(pb)−錫(Sn)で構成されるソルダ25によ
ってサブマウント24に固定されている。また、サブマ
ウント24(支持体)も組成は異なるが同様のソルダ2
6によってヒートシンク23に固定されている。
FIG. 1 is an enlarged view showing the fixed state of the semiconductor laser element 1. The semiconductor laser element l has a width of, for example, 40 mm.
The laser beam 13 is emitted from both ends of the resonator 12.0IIm, the length is 300 am, and the height is 100 μm. The semiconductor laser element 1 has an n-type GaAs substrate 2.
is fixed to the submount 24 by a solder 25 made of lead (pb)-tin (Sn). In addition, the submount 24 (support body) is also made of the same solder 2 although the composition is different.
6 is fixed to the heat sink 23.

前記ソルダ25は前記半導体レーザ素子1のn形GaA
s基板2の溝14に隙間なく埋め込まれている。この結
果、共振器12で発生した熱は、溝14の底の35〜5
5μmと薄いn形GaAs基板2部分を垂直に伝わるた
め、短時間にソルダ25辷到達する。また、ソルダ25
はその熱伝導率が0.55W/ (cm−d eg)と
なり、n形GaAs基板2の熱伝導率0.47W/ (
cm −deg)よりも高いため熱抵抗は小さい、した
がって、前記溝14内に充填されたソルダ25部分を伝
わる熱の速度は、GaAs基板を通過する従来構造に比
較して早く熱伝導率の良いサブマウント24〔熱伝導率
1.68W/ (cm−d e g)〕に伝わる。この
ため、この半導体レーザ装置20にあっては、半導体レ
ーザ素子1がレーザ発振した場合、活性層5の共振器1
2部分で発熱した熱は、n形GaAs基板2に設けられ
た溝14によって薄くなった基板部分を通ってサブマウ
ント24を介してヒートシンク23に速やかに放散され
る結果、ドループ特性が改善される。
The solder 25 is made of n-type GaA of the semiconductor laser device 1.
It is embedded in the groove 14 of the s-substrate 2 without any gaps. As a result, the heat generated in the resonator 12 is transferred to the bottom of the groove 14.
Since the light propagates vertically through the 2 portions of the n-type GaAs substrate, which is as thin as 5 μm, it reaches the solder 25 in a short time. Also, solder 25
The thermal conductivity of the n-type GaAs substrate 2 is 0.55 W/ (cm-d eg), and the thermal conductivity of the n-type GaAs substrate 2 is 0.47 W/ (cm-d eg).
cm -deg), so the thermal resistance is small. Therefore, the speed of heat transmitted through the solder 25 portion filled in the groove 14 is faster than that of the conventional structure in which it passes through a GaAs substrate, and has good thermal conductivity. The heat is transmitted to the submount 24 [thermal conductivity 1.68W/(cm-deg)]. Therefore, in this semiconductor laser device 20, when the semiconductor laser element 1 oscillates, the resonator 1 of the active layer 5
The heat generated in the two parts passes through the substrate part made thin by the groove 14 provided in the n-type GaAs substrate 2, and is quickly dissipated to the heat sink 23 via the submount 24, resulting in improved droop characteristics. .

一方、前記ステム21の主面には半導体レーザ素子1の
下端から発光されるレーザ光13を受光し、レーザ光1
3の光出力をモニターする受光素子27が固定されてい
る。この受光素子27はステム21の主面に設けられた
傾斜面28に図示しない接合材を介して固定されている
。これば、半導体レーザ素子1から発光されたレーザ光
13の受光素子27の受光面における反射光が、キャッ
プの窓内に入らないようにすることによって、遠視野像
の乱れを生じさせなくするためである。
On the other hand, the main surface of the stem 21 receives the laser beam 13 emitted from the lower end of the semiconductor laser element 1.
A light receiving element 27 for monitoring the light output of No. 3 is fixed. This light receiving element 27 is fixed to an inclined surface 28 provided on the main surface of the stem 21 via a bonding material (not shown). This prevents the reflected light from the light receiving surface of the light receiving element 27 of the laser light 13 emitted from the semiconductor laser element 1 from entering the window of the cap, thereby preventing disturbance of the far field image. It is.

他方、前記ステム21には3本のリード29が固定され
ている。1本のリード29はステム21の裏面に電気的
および機械的に固定され、他の2本のリード29はステ
ム21を貫通し、かつガラスのような絶縁体30を介し
てステム21に対し電気的に絶縁されて固定されている
。前記ステム21の主面に突出する2本のり一部29の
上端は、それぞれワイヤ31を介して半導体レーザ素子
1および受光素子27の各電極に接続されている。
On the other hand, three leads 29 are fixed to the stem 21. One lead 29 is electrically and mechanically fixed to the back surface of the stem 21, and the other two leads 29 pass through the stem 21 and are electrically connected to the stem 21 through an insulator 30 such as glass. is insulated and fixed. The upper ends of the two beam parts 29 protruding from the main surface of the stem 21 are connected to respective electrodes of the semiconductor laser element 1 and the light receiving element 27 via wires 31, respectively.

また、前記ステム21の主面には窓32を有する金属製
のキャップ22が気密的に固定され、半導体レーザ素子
1およびヒートシンク23を封止している。前記窓32
はキャップ22の天井部に設けた円形孔を透明なガラス
板33で気密的に塞ぐことによって形成されている。し
たがって、半導体レーザ素子1の上端から出射したレー
ザ光13は、この透明なガラス板33を透過してステム
21とキャップ22とによって形成されたパッケージ外
に放射される。
Further, a metal cap 22 having a window 32 is hermetically fixed to the main surface of the stem 21 to seal the semiconductor laser element 1 and the heat sink 23. The window 32
is formed by airtightly closing a circular hole provided in the ceiling of the cap 22 with a transparent glass plate 33. Therefore, the laser beam 13 emitted from the upper end of the semiconductor laser element 1 passes through the transparent glass plate 33 and is emitted outside the package formed by the stem 21 and the cap 22.

なお、前記ステム21の外周部分には、相互に対峙して
設けられる一対のV字状切欠部34と、矩形状切欠部3
5が設けられ、組立時の位置決め等に使用されるように
なっている。
Note that a pair of V-shaped notches 34 and a rectangular notch 3 are provided on the outer peripheral portion of the stem 21 to face each other.
5 is provided and is used for positioning during assembly, etc.

このような半導体レーザ装置20は半導体レーザ素子1
の固定部にあって、共振器12に対面するnJltGa
As基板2が薄く形成されかつこの共振器12部分には
n1GaAsl仮2に比較して熱伝導度の良好なソルダ
25が埋め込まれていることから、共振器12で発生し
た熱は速やかにヒートシンク23に伝えられて放熱され
るためドループ特性が良好となる。
Such a semiconductor laser device 20 includes a semiconductor laser element 1
nJltGa located in the fixed part of and facing the resonator 12
Since the As substrate 2 is formed thin and a solder 25 having better thermal conductivity than the n1GaAsl temporary 2 is embedded in the resonator 12 portion, the heat generated in the resonator 12 is quickly transferred to the heat sink 23. Since the heat is transferred to and dissipated, droop characteristics are improved.

(第2実施例) 第7図および第8図は、本発明の第2実施例を示す図で
ある。第7図は半導体レーザ素子1を示す斜視図であり
、第8図は半導体レーザ装置20の一部を示す斜視図で
ある。
(Second Embodiment) FIGS. 7 and 8 are diagrams showing a second embodiment of the present invention. FIG. 7 is a perspective view showing the semiconductor laser device 1, and FIG. 8 is a perspective view showing a part of the semiconductor laser device 20.

この実施例の半導体レーザ素子1は、前記第1実施例の
半導体レーザ素子lにおいて、前記溝14は熱伝導率が
2. 51W/ (cm−d e g)とにaAsやP
b5nソルダに比較して良好なAu−5nからなる金属
で埋め込まれている。この埋め込まれた熱放散促進体4
0の主面41はカソード電ittの平坦な面と同一面と
なっているとともに、その端面42は半導体レーザ素子
1の端面と同一面となっている。前記熱放散促進体40
の埋め込みは選択的な蒸着等によって行われ、前記溝1
4を平坦に埋め込んでいる。
The semiconductor laser device 1 of this embodiment is the same as the semiconductor laser device 1 of the first embodiment, but the groove 14 has a thermal conductivity of 2. 51W/ (cm-d e g) and aAs and P
It is filled with a metal made of Au-5n, which is better than b5n solder. This embedded heat dissipation promoter 4
The main surface 41 of the laser diode 0 is flush with the flat surface of the cathode itt, and its end surface 42 is flush with the end surface of the semiconductor laser element 1. The heat dissipation promoter 40
The filling is performed by selective vapor deposition or the like, and the groove 1
4 is embedded flatly.

このような半導体レーザ素子は、第8図に示されるよう
に、半導体レーザ装置20のヒートシンク23にソルダ
26を介して固定されたサブマウント24(支持体)に
ソルダ25によって固定される。半導体レーザ素子lは
熱放散促進体40の主面41側がサブマウント24に固
定される構造となっている。したがって、半導体レーザ
素子1が動作した場合、共振器12で発熱した熱は、前
記第1実施例の場合と同様にエツチングされて薄くなっ
たn形GaAs基板2部分を伝わって、短時間内にn形
GaAs基板2を通過する。また、n形GaAs基板2
を通過した熱はソルダ25よりも熱伝導度が良好な熱放
散促進体40を通って短時間にサブマウント24に到達
する。サブマウント24に到達した熱はヒートシンク2
3に至り放散される。
As shown in FIG. 8, such a semiconductor laser element is fixed by a solder 25 to a submount 24 (support) fixed to a heat sink 23 of a semiconductor laser device 20 via a solder 26. The semiconductor laser element l has a structure in which the main surface 41 side of the heat dissipation promoter 40 is fixed to the submount 24. Therefore, when the semiconductor laser device 1 operates, the heat generated in the resonator 12 is transmitted through the etched and thinned n-type GaAs substrate 2 portion within a short time, as in the first embodiment. It passes through an n-type GaAs substrate 2. In addition, the n-type GaAs substrate 2
The heat that has passed through passes through the heat dissipation promoter 40, which has better thermal conductivity than the solder 25, and reaches the submount 24 in a short time. The heat that reaches the submount 24 is transferred to the heat sink 2
3 and is dissipated.

この結果、この第2実施例の半導体レーザ装置は、前記
第1実施例に比較して放熱のための熱伝導が良好となる
ため、より一層温度特性が向上するという効果が得られ
る。
As a result, the semiconductor laser device of the second embodiment has better heat conduction for heat radiation than the first embodiment, so that the temperature characteristics are further improved.

(第3実施例) 第9図は本発明の第3実施例による半導体レーザ素子の
正面図である。
(Third Embodiment) FIG. 9 is a front view of a semiconductor laser device according to a third embodiment of the present invention.

この実施例では内部狭窄型の半導体レーザ素子1に本発
明を適用したものである。内部狭窄型の半導体レーザ素
子1は、第9図に示されるような構造となっている。す
なわち、この半導体レーザ素子1は、p形GaAs基板
50の主面にストライブ状のチャネル51を隔ててn形
GaAsからなる一対の内部狭窄層52を有している。
In this embodiment, the present invention is applied to an internal confinement type semiconductor laser device 1. The internal confinement type semiconductor laser device 1 has a structure as shown in FIG. That is, this semiconductor laser device 1 has a pair of internal confinement layers 52 made of n-type GaAs on the main surface of a p-type GaAs substrate 50 with a striped channel 51 in between.

また、このp*GaAs基板50の主面には、多層成長
層53が設けられている。この多層成長層53は、エピ
タキシャル成長によって、p形のGaAJLAsNから
なるp形りラッド層54.GaA吏Asからなる活性層
55.n@GaAlAs眉からなるn形りラッド層56
.n形GaAs1iからなるn形キャップ層57と順次
積層されることによって形成されている。また、前記p
形GaAs基板50の裏面にはアノード電極10が設け
られ、n形キャップ層57上にはカソード電8i11が
設けられている。
Furthermore, a multilayer growth layer 53 is provided on the main surface of this p*GaAs substrate 50. This multilayer growth layer 53 is formed by epitaxial growth into a p-type rad layer 54 made of p-type GaAJLAsN. Active layer 55 made of GaAs. n-shaped rad layer 56 consisting of n@GaAlAs eyebrows
.. It is formed by sequentially stacking an n-type cap layer 57 made of n-type GaAs1i. In addition, the p
An anode electrode 10 is provided on the back surface of the GaAs substrate 50, and a cathode electrode 8i11 is provided on the n-type cap layer 57.

この内部狭窄型の半導体レーザ素子lは、たとえば、数
1100tIの厚さのp形GaAs基vi、50上に、
0.8μmのn形ブロック層(内部狭窄層)52を形成
した後チャネル51を設け、その後液相エピタキシャル
成長によって、厚さ0.15〜0.45μmのp形りラ
ッド層54.厚さ0゜1μm以下の活性層55.厚さ1
.5〜2.5μmのn形りラッド層56.厚さ10〜2
0am程度のn形キャップ層57を形成し、かつ前記p
形GaAs基板50の裏面をエツチングして全体を11
00p程度の厚さにするとともに、p形GaAs基板5
0の表面にアノード電8iloを、n形キャップ層57
の表面にカソード電極11を形成することによって製造
される。この半導体レーザ素子1は、n形キャップ層5
7を厚く形成しであることから、半導体レーザ素子lの
実装時は、n形キャップ層57がサブマウント等の支持
体にソルダを介して固定される。
This internal confinement type semiconductor laser element l is, for example, on a p-type GaAs base vi, 50 with a thickness of several 1100 tI.
After forming an n-type block layer (internal confinement layer) 52 with a thickness of 0.8 μm, a channel 51 is formed, and then a p-type rad layer 54 with a thickness of 0.15 to 0.45 μm is formed by liquid phase epitaxial growth. Active layer 55 with a thickness of 0°1 μm or less. Thickness 1
.. 5-2.5 μm n-shaped rad layer 56. Thickness 10~2
An n-type cap layer 57 with a thickness of about 0 am is formed, and the p-type cap layer 57 is
The back surface of the shaped GaAs substrate 50 is etched to form the entire surface 11.
The thickness of the p-type GaAs substrate 5 is approximately 00p.
0, an anode electrode 8ilo on the surface of the n-type cap layer 57
It is manufactured by forming a cathode electrode 11 on the surface of. This semiconductor laser device 1 includes an n-type cap layer 5
Since the cap layer 7 is formed thick, the n-type cap layer 57 is fixed to a support such as a submount via solder when the semiconductor laser element l is mounted.

そこで、この実施例では、実装時の固定面側となる多層
成長1153側に熱放散促進体58を設けている。すな
わち、この内部狭窄型の半導体レーザ素子lの製造時、
前記p形GaAs基板50の主面に前記p形りラッド層
54.活性層55.n形りラッド1156.n形キャッ
プ層57なる多層成長層53を形成した後、前記n形キ
ャップN57を前記チャネル51に対応してエツチング
によって掘り下げ、溝59を形成する。この溝59は前
記チャネル51よりも幅が広くなるように形成する。ま
た、前記溝59をも含むn形キャップ層57の表面にカ
ソード電極11を形成した後、前記窪んだ溝58を、た
とえば熱伝導率が2.51W/ (cm −d e g
)と高い金属(Au−3n)を窪みが平坦となるように
埋め込む、この埋め込みは選択的な蒸着等によって行う
、このように埋め込みによって形成された熱放散促進体
58の存在は、半導体レーザ素子1を多層成長層530
1が固定面となるようにサブマウント等の支持体にソル
ダで固定した場合、前記第2実施例の場合と同様に、チ
ャネル51に対応した活性層55の共振器で発生した熱
は、溝59の底の薄いp形GaAS基板50、熱伝導率
の良好な熱放散促進体58を通ってサブマウントに伝わ
るため、熱抵抗が小さくなり、熱特性が良好となる。な
お、前記熱放散促進体58は、熱伝導率が1. 48W
/ (cm・deg)となるIn、熱伝導率が2.95
W/(cm−deg)となるAu、熱伝導率が4,24
W/ (cm −d e g)となるAg等で構成して
も前記実施例同様の効果が得られる。
Therefore, in this embodiment, a heat dissipation promoter 58 is provided on the multilayer growth 1153 side, which is the fixed surface side during mounting. That is, when manufacturing this internally constricted semiconductor laser device l,
The p-type rad layer 54 is formed on the main surface of the p-type GaAs substrate 50. Active layer 55. N-shaped rad 1156. After forming the multilayer growth layer 53 as the n-type cap layer 57, the n-type cap N57 is dug down by etching corresponding to the channel 51 to form a groove 59. This groove 59 is formed to be wider than the channel 51. Further, after forming the cathode electrode 11 on the surface of the n-type cap layer 57 including the groove 59, the recessed groove 58 is formed with a thermal conductivity of, for example, 2.51 W/(cm - de g
) and a high metal (Au-3n) are buried so that the hollow is flat.This filling is performed by selective vapor deposition, etc.The existence of the heat dissipation promoter 58 formed by filling in this way makes the semiconductor laser element 1 as a multilayer growth layer 530
1 is fixed to a support such as a submount with solder, as in the second embodiment, the heat generated in the resonator of the active layer 55 corresponding to the channel 51 is transferred to the groove. The heat is transmitted to the submount through the thin p-type GaAS substrate 50 at the bottom of 59 and the heat dissipation promoter 58 with good thermal conductivity, so the thermal resistance becomes small and the thermal characteristics are good. Note that the heat dissipation promoter 58 has a thermal conductivity of 1. 48W
/ (cm・deg), and the thermal conductivity is 2.95.
Au with a thermal conductivity of W/(cm-deg) of 4.24
Even if it is made of Ag or the like having W/(cm-d e g), the same effect as in the above embodiment can be obtained.

(第4実施例) 第10図は本発明の第4実施例による半導体レーザ素子
を示す斜視図である。
(Fourth Embodiment) FIG. 10 is a perspective view showing a semiconductor laser device according to a fourth embodiment of the present invention.

この実施例の半導体レーザ素子1においては、n形Ga
As基板2側に設ける溝に代えて、深さが40〜60μ
m程度の矩形の窪み60としている。この構造では、半
導体レーザ素子lをサブマウント等の支持体にソルダで
固定した際、この窪み60にn形GaAs基板よりも熱
伝導率が良好なソルダが入り込むことから、共振器12
で発生した熱は薄いn形GaAs基板2.熱伝導率の良
好なソルダを通ってサブマウント、さらにはヒートシン
クに至るため、熱特性が良好となる。また、前記窪み6
0と窪み60との間のn形GaAs基板2部分はリブ6
1となり、矩形体からなる半導体レーザ素子に比較して
も機械的強度がそれ程低下しないという効果が得られる
In the semiconductor laser device 1 of this example, n-type Ga
Instead of a groove provided on the As substrate 2 side, a groove with a depth of 40 to 60μ
The depression 60 has a rectangular shape of about m. In this structure, when the semiconductor laser element l is fixed to a support such as a submount with solder, the solder having better thermal conductivity than the n-type GaAs substrate enters the recess 60, so that the resonator 12
The heat generated in the thin n-type GaAs substrate 2. Since it passes through solder with good thermal conductivity to the submount and further to the heat sink, the thermal characteristics are good. In addition, the depression 6
The portion of the n-type GaAs substrate 2 between the rib 6 and the recess 60 is
1, and an effect that the mechanical strength does not decrease so much can be obtained compared to a semiconductor laser element made of a rectangular body.

なお、この構造の半導体レーザ素子1においても、前記
富み60に熱伝導率の高い金属を埋め込めば、前記第2
実施例および第3実施例と同様に熱特性をさらに向上さ
せることができる。
Note that in the semiconductor laser device 1 having this structure as well, if a metal with high thermal conductivity is embedded in the recess 60, the second
Similar to the embodiment and the third embodiment, the thermal characteristics can be further improved.

前記第1実施例乃至第4実施例によれば、つぎのような
効果が得られる。
According to the first to fourth embodiments, the following effects can be obtained.

(1)本発明の半導体レーザ素子は、実装時の固定面と
なるGaAs基板面には共振器に対応して溝や窪みが形
成されていることから、熱抵抗の大きな基板部分の厚さ
が薄くなるため、共振器で発生した熱は短時間で基板を
通過するという効果が得られる。
(1) In the semiconductor laser device of the present invention, grooves and depressions are formed on the surface of the GaAs substrate, which is the fixed surface during mounting, to correspond to the resonator, so that the thickness of the substrate portion with high thermal resistance is reduced. Since it is thinner, the heat generated in the resonator can pass through the substrate in a short time.

(2)上記(1)により、本発明の半導体レーザ素子は
基板側でサブマウントに固定された場合、基板に設けら
れた前記富みや溝に固定用のソルダが入り込むが、この
ソルダは基板に比較して熱伝導率が良好であるため、共
振器で発生した熱は、薄い基板を通過すること、基板通
過後は熱伝導率が良好であるソルダ内を通ることによっ
て、速やかに放熱が行われるため、この半導体レーザ素
子を組み込んだ半導体レーザ装置の温度特性が向上する
という効果が得られる。
(2) According to (1) above, when the semiconductor laser element of the present invention is fixed to the submount on the substrate side, the fixing solder enters the grooves and grooves provided on the substrate. The heat generated in the resonator has a relatively good thermal conductivity, so the heat generated in the resonator is quickly dissipated by passing through the thin substrate and, after passing through the substrate, through the solder, which has good thermal conductivity. Therefore, the temperature characteristics of a semiconductor laser device incorporating this semiconductor laser element can be improved.

(3)上記(2)により、本発明の半導体レーザ素子を
組み込んだ半導体レーザ装置は、熱放散性能が良いこと
から、高出力半導体レーザ装置としても優れたものとな
るという効果が得られる。
(3) According to the above (2), a semiconductor laser device incorporating the semiconductor laser element of the present invention has good heat dissipation performance, and thus has the effect of being an excellent high-power semiconductor laser device.

(4)本発明の半導体レーザ素子において、実装時の固
定面となるGaAs基板面に共振器に対応して部分的に
窪みを設けた構造にあっては、上記のように熱特性の向
上の他、窪みの周囲がリプとなり、素子構造の機械的強
度が低下し難くなるという効果が得られる。
(4) In the semiconductor laser device of the present invention, in a structure in which a recess is partially provided in the surface of the GaAs substrate, which is a fixed surface during mounting, in correspondence with the resonator, the thermal characteristics can be improved as described above. In addition, the periphery of the depression becomes a lip, and the mechanical strength of the element structure is less likely to decrease.

(5)本発明の半導体レーザ素子は、実装時の固定面と
なるGaAs基板面には共振器に対応して溝や窪みが形
成されているとともに、この窪みや溝部分には熱伝導率
の良好な金属が埋め込まれて熱放散促進体を構成してい
ることから、この半導体レーザ素子を組み込んだ半導体
レーザ装置にあつては、共振器で発生した熱は薄い基板
を通過すること、基板通過後は熱伝導率が良好である熱
放散促進体内を通ることによって、速やかにヒートシン
クに到達する結果、半導体レーザ装置の温度特性(ドル
ープ特性)がより向上するという効果が得られる。
(5) In the semiconductor laser device of the present invention, grooves and depressions are formed on the surface of the GaAs substrate, which is a fixed surface during mounting, in correspondence with the resonators, and the heat conductivity of the grooves and grooves is low. Since a good metal is embedded to form a heat dissipation promoter, in a semiconductor laser device incorporating this semiconductor laser element, the heat generated in the resonator must pass through a thin substrate, By passing through the heat dissipation promoter having good thermal conductivity, the heat sink quickly reaches the heat sink, and as a result, the temperature characteristics (droop characteristics) of the semiconductor laser device are further improved.

(6)上記(1)〜(5)により、本発明によれば、半
導体レーザ素子の熱抵抗が低減されるため、この半導体
レーザ素子を組み込んだ半導体レーザ装置の温度特性が
良好となるため、半導体レーザ装置F(半導体レーザ素
子)の寿命が長くなるという相乗効果が得られる。
(6) According to the above (1) to (5), according to the present invention, the thermal resistance of the semiconductor laser element is reduced, so that the temperature characteristics of the semiconductor laser device incorporating this semiconductor laser element are improved. A synergistic effect that the life of the semiconductor laser device F (semiconductor laser element) becomes longer can be obtained.

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない、たとえば、前記窪みや溝
に埋め込まれる物質は金属以外の物質でも、熱伝導率が
良好であれば、前記実施例同様な効果が得られる。
Although the invention made by the present inventor has been specifically explained above based on Examples, it goes without saying that the present invention is not limited to the above Examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. For example, even if the material buried in the recess or groove is a material other than metal, the same effects as in the above embodiment can be obtained as long as the material has good thermal conductivity.

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である光デイスクメモリ用
の高出力半導体レーザ素子および高出力半導体レーザ装
置の製造技術に適用した場合について説明したが、それ
に限定されるものではなく、たとえば、他の構造の半導
体レーザ素子発光ダイオード、受光素子等の光素子や単
体の半導体レーザ装置2発光ダイオード装置、受光装置
以外の光IC等の他の構造の光電子装置にも同様に適用
できる。
The above explanation has mainly focused on the case where the invention made by the present inventor is applied to the manufacturing technology of high-output semiconductor laser elements and high-output semiconductor laser devices for optical disk memories, which is the background field of application. It is not limited thereto, and includes, for example, a semiconductor laser device with another structure, an optical element such as a light-emitting diode, a light-receiving device, a single semiconductor laser device, a light-emitting diode device, a photoelectronic device with other structure such as an optical IC other than the light-receiving device, etc. The same applies to devices.

本発明は少なくとも発熱を伴う半導体レーザ素子等の光
素子やその光素子を組み込んだ光電子装置には適用でき
る。
The present invention is applicable to at least optical devices such as semiconductor laser devices that generate heat, and optoelectronic devices incorporating such optical devices.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、半導体レーザ装置に組み込まれた半導
体レーザ素子は、ヒートシンクにサブマウントを介して
GaAs基板側がソルダで固定されているが、前記半導
体レーザ素子の基板側の共振器に対面する領域は溝が設
けられているため、共振器で発生した熱は薄い基板部分
を通過し、従来品に比較して短時間に熱伝導度の高いG
aAs基板領域を抜ける。また、前記溝に埋め込まれた
ソルダはGaAs基板に比較して熱伝導度が良いことか
ら、共振器からサブマウントに至るまでの熱抵抗は従来
に比較して小さくなる。この結果、半導体レーザ装置は
温度特性の向上から特性が安定す名とともに、より高出
力化も可能となる。
According to the present invention, the semiconductor laser element incorporated in the semiconductor laser device has the GaAs substrate side fixed to the heat sink via the submount with solder, and the region of the semiconductor laser element facing the resonator on the substrate side Because the is provided with grooves, the heat generated in the resonator passes through the thin substrate, and G
Exit through the aAs substrate area. Furthermore, since the solder embedded in the groove has better thermal conductivity than the GaAs substrate, the thermal resistance from the resonator to the submount is smaller than in the past. As a result, the semiconductor laser device not only has stable characteristics due to improved temperature characteristics, but also becomes capable of higher output.

特に、GaAs基板の溝に熱伝導率の良好な金属を埋め
込んだ構造においてはさらに熱抵抗が小さくなり、さら
に温度特性の向上が達成できる。
In particular, in a structure in which a metal with good thermal conductivity is embedded in the groove of a GaAs substrate, the thermal resistance is further reduced, and further improvement in temperature characteristics can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の第1実施例による半導体レーザ装置の
一部を示す斜視図、 第2図は本発明の第1実施例による半導体レーザ素子を
示す斜視図、 第3図は同じく半導体レーザ素子の製造において素子構
造が形成されかつ基板表面にホトレジスト膜がストライ
ブ状に設けられたウェハを示す斜視図、 第4図は同じく基板面に溝が設けられかつ電極が設けら
れたウェハの斜視図、 第5図は同じくウェハを半導体レーザ素子の横方向に分
断して得られた短冊体を示す斜視図、第6図は同じく一
部を切り掛欠いた半導体レーザ装置を示す斜視図、 第7図は本発明の第2実施例による半導体レーザ素子を
示す斜視図、 第8図は本発明の第2実施例による半導体レーザ装置の
一部を示す斜視図、 第9図は本発明の第3実施例による半導体レーザ素子の
正面図、 第10図は本発明の第4実施例による半導体レーザ素子
を示す斜視図である。 I・・・半導体レーザ素子、2・・・n形GaAs基板
、3・・・チャネル、4・・・n形りラッド層、5・・
・活性層、6・・・p形クラッド層、7・・・n形キャ
ンプ層、8・・・多層成長層、9・・・p“膨拡散層、
lO・・・アノード電極、11・・・カソード電極、1
2・・・共振器、13・・・レーザ光、14・・・溝、
15・・・ウェハ、16・・・マスク、17・・・短冊
体、20・・・半導体レーザ装置、21・・・ステム、
22・・・キャップ、23・・・ヒートシンク、24・
・・サブマウント、25.26・・・ソルダ、27・・
・受光素子、28・・・傾斜面、29・・・リード、3
0・・・絶縁体、31・・・ワイヤ、32・・・窓、3
3・・・ガラス板、34・・・V字状切欠部、35・・
・矩形状切欠部、40・・・熱放散促進体、41・・・
主面、42・・・端面、50・・・p形GaAs基板、
51・・・チャネル、52・・・内部狭窄層、53・・
・多層成長層、54・・・p形クラッド層、55・・・
活性層、56・・・n形りラッド層、57・・・n形キ
ャップ層、58・・・熱放散促進体、59・・・溝、6
0・・・窪み、61・・・リプ。
1 is a perspective view showing a part of a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a perspective view showing a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention. A perspective view showing a wafer on which an element structure is formed during device manufacturing and a photoresist film is provided in stripes on the substrate surface. FIG. 4 is a perspective view of a wafer on which grooves and electrodes are also provided on the substrate surface. 5 is a perspective view showing a strip obtained by cutting a wafer in the lateral direction of a semiconductor laser device, and FIG. 6 is a perspective view showing a semiconductor laser device with a portion cut away. 7 is a perspective view showing a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention, FIG. 8 is a perspective view showing a part of a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a perspective view showing a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention. FIG. 10 is a front view of a semiconductor laser device according to a third embodiment, and FIG. 10 is a perspective view showing a semiconductor laser device according to a fourth embodiment of the present invention. I... Semiconductor laser element, 2... N-type GaAs substrate, 3... Channel, 4... N-type rad layer, 5...
・Active layer, 6...p-type cladding layer, 7...n-type camp layer, 8...multilayer growth layer, 9...p"swelling diffusion layer,
lO... Anode electrode, 11... Cathode electrode, 1
2... Resonator, 13... Laser light, 14... Groove,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 15... Wafer, 16... Mask, 17... Strip, 20... Semiconductor laser device, 21... Stem,
22...Cap, 23...Heat sink, 24.
...Submount, 25.26...Solder, 27...
- Light receiving element, 28... Inclined surface, 29... Lead, 3
0...Insulator, 31...Wire, 32...Window, 3
3...Glass plate, 34...V-shaped notch, 35...
- Rectangular notch, 40... heat dissipation promoter, 41...
Main surface, 42... end surface, 50... p-type GaAs substrate,
51... Channel, 52... Internal constriction layer, 53...
・Multilayer growth layer, 54...p-type cladding layer, 55...
Active layer, 56... N-type rad layer, 57... N-type cap layer, 58... Heat dissipation promoter, 59... Groove, 6
0...dent, 61...rep.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体基板と、この半導体基板の主面に形成された
共振器を構成する活性層を有する多層成長層とからなる
光素子部を少なくとも有する光素子であって、少なくと
も前記共振器に対面する半導体基板または多層成長層の
表面には窪みまたは溝が設けられていることを特徴とす
る光素子。 2、半導体基板と、この半導体基板の主面に形成された
共振器を構成する活性層を有する多層成長層とからなる
光素子部を少なくとも有する光素子であって、少なくと
も前記共振器に対面する半導体基板または多層成長層の
表面には窪みまたは溝が設けられているとともに、前記
窪みまたは溝には熱伝導率の高い熱放散促進体が埋め込
まれていることを特徴とする光素子。 3、支持体と、この支持体に接合材によって固定された
光素子を有する光電子装置であって、前記光素子の支持
体に接合される面には窪みまたは溝が設けられ、かつこ
の窪みまたは溝には接合材が充填されていることを特徴
とする光電子装置。 4、支持体と、この支持体に接合材によって固定された
光素子を有する光電子装置であって、前記光素子の支持
体に接合される面には窪みまたは溝が設けられ、かつこ
の窪みまたは溝には熱伝導率の高い熱放散促進体が埋め
込まれていることを特徴とする光電子装置。
[Scope of Claims] 1. An optical device having at least an optical device portion consisting of a semiconductor substrate and a multilayer growth layer having an active layer forming a resonator formed on the main surface of the semiconductor substrate, the optical device having at least An optical device characterized in that a depression or a groove is provided on the surface of the semiconductor substrate or the multilayer growth layer facing the resonator. 2. An optical element having at least an optical element part consisting of a semiconductor substrate and a multilayer growth layer having an active layer forming a resonator formed on the main surface of the semiconductor substrate, the optical element facing at least the resonator. 1. An optical element characterized in that a depression or groove is provided on the surface of a semiconductor substrate or a multilayer growth layer, and a heat dissipation promoter having high thermal conductivity is embedded in the depression or groove. 3. An optoelectronic device comprising a support and an optical element fixed to the support by a bonding material, wherein a depression or groove is provided on the surface of the optical element to be bonded to the support, and the depression or A photoelectronic device characterized in that the groove is filled with a bonding material. 4. An optoelectronic device having a support and an optical element fixed to the support by a bonding material, wherein a depression or groove is provided on the surface of the optical element to be bonded to the support, and the depression or A photoelectronic device characterized in that a heat dissipation promoter with high thermal conductivity is embedded in the groove.
JP32106088A 1988-12-20 1988-12-20 Optical element and optoelectronic device Pending JPH02165686A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007158008A (en) * 2005-12-05 2007-06-21 Sony Corp Semiconductor light emitting device
JP2019220505A (en) * 2018-06-15 2019-12-26 ウシオオプトセミコンダクター株式会社 Semiconductor light-emitting device

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