JPH11220204A - アレイ型半導体レーザ装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価なアレイ型半導体レーザを提供し、且
つ、半導体レーザアレイとベース材とを接合する際に生
じる熱応力によって半導体レーザアレイが破損すること
を防止すること。 【解決手段】 半導体基板上に複数のレーザ発光領域を
有する多層成長層を形成した半導体レーザアレイにおい
て、発光領域間に半導体基板の深部にまで至る分割溝を
形成する。つぎに前記半導体レーザアレイを線膨張率の
異なるベース材上に接合したときに発生する熱応力や、
接合後に発生させる反りを利用して、分割溝先端部から
亀裂を進展させて分割する。これにより半導体レーザア
レイが受ける大きな熱応力を低減することが可能とな
り、従来必要であった応力緩和材を排除でき、なおかつ
半導体レーザアレイの破損を回避できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、アレイ型半導体
レーザ装置に関し、特に半導体レーザ素子が個々に分割
された構造を有し、安価に製造できるアレイ型半導体レ
ーザ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的な高出力アレイ型半導体レーザ装
置の構造を図１０に示す。図１０において、高出力アレ
イ型半導体レーザ装置は、複数の半導体レーザ素子２に
よる発光領域１１を備えた半導体レーザアレイ１、応力
緩和材１４およびベース材１２を基本構成としている。

【０００３】ここで、半導体レーザアレイ１の電極表面
にはＡｕ（金）等の金属蒸着が施されており、ＡｕＳｎ
などの導電性の接合材１３を表面に有した応力緩和材１
４の表面とで２００〜３００℃の温度の下に加熱合金化
が行われ、半導体レーザアレイ２と応力緩和材１４との
接合が達成される。応力緩和材１４とベース材１２との
間においても、上記した半導体レーザアレイ１と応力緩
和材１４との間の合金化同様に、接合材１３を介して加
熱接合される。

【０００４】ここで、半導体レーザアレイ１は、後述す
る複数の層から構成され、一般にＧａＡｓ、ＩｎＰ等を
材料としており、例えば、ＧａＡｓは約６．５×１０^-6
／Ｋの線膨張率を有している。また、ベース材１２は、
熱伝導率、加工性および価格等を考慮して一般に銅が使
用され、約１７×１０^-6／Ｋの線膨張率を有している。

【０００５】従って、半導体レーザアレイ１とベース材
１２を直接接合すると、線膨張率差に起因する大きな熱
応力が発生し、脆弱なＧａＡｓから成る半導体レーザア
レイ１は破壊されてしまう。このため、一般に半導体レ
ーザアレイ１とベース材１２との間に応力緩和材１４を
介在させている。応力緩和材１４の材料としてはＣｕＷ
やＣｕＭｏ等が使用される。

【０００６】半導体レーザアレイ１の応力緩和材１４と
の接合面と反対側の面は、金線等のワイヤ１５によって
絶縁層１６上に形成された導体層１７に電気的に接続さ
れる。そして、ベース材１２と、絶縁層１６上の導体層
１７とを電極とし、それら電極間に電圧を印加して或る
一定の電流を流すことにより、半導体レーザ素子２から
レーザビームを出射することができる。

【０００７】また、応力緩和材１４およびベース材１２
は、半導体レーザアレイ１に生じる熱を放散するヒート
シンクとしても機能し、半導体レーザアレイ１の複数の
半導体レーザ素子２全体で、高品質かつ高出力なレーザ
ビームを得ることができる。なお、一般に高出力アレイ
型半導体レーザ装置において、半導体レーザアレイ１
は、図１０に示すように発光領域１１に近い面、すなわ
ち後述する成長層側を応力緩和材１４に接合する。

【０００８】つぎに、上記した従来の高出力アレイ型半
導体レーザ装置における半導体レーザアレイ１の構造を
図１１に示す。図１１において、半導体レーザアレイ１
は２０個の半導体レーザ素子２を直線上に配列した構造
であり、例えば幅約１０ｍｍ、共振器長約１ｍｍのよう
な大きさである。半導体レーザ素子２は、例えば幅約５
００μｍ、発光領域１１の幅約１００μｍのような大き
さである。

【０００９】また、各半導体レーザ素子２は、隣接する
半導体レーザ素子との間に各半導体レーザ素子特性を単
独で検査するための特性分離溝１８が設けられており、
電気的な絶縁が図られている。特性分離溝１８は後述す
る活性層まで分離されておれば良く、一般に５μｍ程度
の深さを有している。

【００１０】以下に半導体レーザアレイ１の層構造につ
いて説明する。図１２において、半導体レーザアレイ１
は、半導体基板４、バッファ層５、活性層６、クラッド
層７、コンタクト層８、ｐ電極９およびｎ電極１０から
構成され、図１１において説明したように各半導体レー
ザ素子２間は特性分離溝１８によって電気的に絶縁され
ている。

【００１１】また、半導体基板４は例えばＧａＡｓから
成り、その厚さは約９５μｍである。この半導体基板４
上にバッファ層５、活性層６、クラッド層７およびコン
タクト層８を結晶成長させて積層するため、これらを総
合して成長層と呼ぶ。成長層の厚さは数μｍと非常に薄
い。

【００１２】ｐ電極９を陽極、ｎ電極１０を陰極として
両電極間に順方向電圧を印加することにより電流を流す
と、各半導体レーザ素子２における活性層６の発光領域
１１からレーザビームが出射される。高出力アレイ型半
導体レーザ装置の発光効率は３０〜４０％程度であり、
レーザビームとして出力されるエネルギー以外の大部分
は熱に変換されるため、半導体レーザ素子部は高発熱体
となる。従って、高出力アレイ型半導体レーザ装置の駆
動前後における半導体レーザ素子の温度差は大きなもの
となる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】半導体レーザアレイの
接合時や高出力アレイ型半導体レーザ装置の駆動前後の
温度差により発生する熱応力を緩和するための応力緩和
材は、ＧａＡｓなどの半導体レーザ材料と同じ線膨張率
あるいは非常に近い線膨張率を有する必要がある。しか
しながら、このような材料は一般に高価であり、また熱
伝導率などの特性も限定される。

【００１４】コスト低下のために応力緩和材としてＳｉ
などの安価な材料を使用することは、単独の半導体レー
ザ装置においては問題とならないが、大型のアレイ型半
導体レーザ装置の場合には線膨張率差に起因する熱応力
が問題となる場合がある。

【００１５】また、部品点数を削減するために応力緩和
材を使用せずに、ベース材として比較的半導体レーザ材
料の線膨張率に近い値の線膨張率を有する材料を使用し
て、半導体レーザアレイをベース材に直接接合した構造
としても、上記同様に大型の半導体レーザアレイにおい
てはベース材との線膨張率差に起因する熱応力の問題は
解消されない。

【００１６】また、半導体レーザアレイの放熱性を向上
させるために、非常に高い熱伝導率を有するダイヤモン
ド、ＢＮ（ボロンナイトライド）等を材料とするベース
材に直接に半導体レーザアレイを接合する場合にも、大
型の半導体レーザアレイにおいてはそれらベース材との
線膨張率差に起因する熱応力が問題となる。

【００１７】大型の半導体レーザアレイに及ぼされる熱
応力を低減する手段として、半導体レーザアレイを接合
するのではなく、分割された各半導体レーザ素子を個々
に並列に複数個並べて接合し、熱応力を分散させる方法
が考えられるが、この方法においてはレーザビームが出
力される半導体素レーザ素子端面を高精度に位置合わせ
して接合することが困難となり、生産性が低下してしま
う。

【００１８】この発明は上記に鑑みてなされたものであ
って、安価で低い熱応力化が図れるアレイ型半導体レー
ザ装置およびその製造方法を得ることを目的とする。

【００１９】

【問題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明に係るアレイ型半導体レーザ装置は、発
光領域間に半導体基板の深部にまで至る溝（以下、分割
溝と称する）を形成し、半導体レーザアレイとベース材
との接合時に発生する反りやベース材に外力を印加する
ことにより発生させた反りにより、分割溝先端部から亀
裂を進展させて各半導体レーザ素子毎に分割させること
で完成される。従来例にある特性分離溝は、半導体基板
上に形成された成長層のみを電気的に絶縁することを目
的とした深さ数μｍの溝であり、半導体レーザ素子分割
を目的としたこの発明の分割溝とは形状が異なる。

【００２０】この発明に係るアレイ型半導体レーザ装置
は、半導体基板上に複数のレーザ発光領域を有する多層
成長層を形成した半導体レーザアレイを備えるアレイ型
半導体レーザ装置であって、前記半導体レーザアレイ
は、前記レーザ発光領域の間に前記半導体基板に至る溝
が形成されていることを特徴とするものである。従っ
て、半導体レーザアレイとベース材とを接合する際に生
じる熱応力を利用して亀裂を生じさせるための分割溝が
半導体レーザ素子間に半導体基板の深部に至るまで形成
された半導体レーザアレイを備えるアレイ型半導体レー
ザ装置を提供できる。

【００２１】つぎの発明に係るアレイ型半導体レーザ装
置は、前記溝が、前記レーザ発光領域の間において、前
記多層成長層側と前記半導体基板側とに形成されること
を特徴とするものである。従って、半導体レーザアレイ
をベース材に接合する面を自由に選択できる半導体レー
ザアレイを備えるアレイ型半導体レーザ装置を提供でき
る。

【００２２】つぎの発明に係るアレイ型半導体レーザ装
置は、前記多層成長層側に形成される溝が、前記半導体
基板側に形成される溝よりも先端部容量が大きいことを
特徴とするものである。従って、発生する亀裂が発光領
域などレーザ出力特性に直接影響を及ぼす部分に至るこ
とを回避できる半導体レーザアレイを備えるアレイ型半
導体レーザ装置を提供できる。

【００２３】つぎの発明に係るアレイ型半導体レーザ装
置は、前記溝が、その先端部に向かって溶融した接合材
が流入することを防止する開口部を設けていることを特
徴とするものである。従って、上記発明の作用に加え
て、接合材の分割溝への這い上がりを防止した半導体レ
ーザアレイを備えるアレイ型半導体レーザ装置を提供で
きる。

【００２４】つぎの発明に係るアレイ型半導体レーザ装
置は、前記複数のレーザ発光領域が、グループ毎に区分
されており、前記レーザ発光領域のグループ間隔は、前
記グループ内の隣合うレーザ発光領域間隔よりも長く、
前記グループ間に前記半導体基板に至る溝が形成されて
いることを特徴とするものである。従って、半導体レー
ザ素子の幅が狭く、発光領域間隔が分割溝形成に十分な
程に長くない場合の半導体レーザアレイに対しても分割
溝が形成でき、上記発明の作用に加えて、形成する分割
溝の数を少なくした半導体レーザアレイを備えたアレイ
型半導体レーザ装置を提供できる。

【００２５】つぎの発明に係るアレイ型半導体レーザ装
置は、半導体基板上に複数のレーザ発光領域を有する多
層成長層を形成した半導体レーザアレイを備えたアレイ
型半導体レーザ装置であって、前記半導体レーザアレイ
は、前記多層成長層側または前記半導体基板側の表面に
形成された電極のみにて連結されて分割されたことを特
徴とするものである。従って、半導体レーザアレイとベ
ース材を接合する際に生じる熱応力を緩和させる分割溝
が半導体レーザ素子間において半導体基板および多層成
長層全部に至るまで形成された半導体レーザアレイを備
えたアレイ型半導体レーザ装置を提供できる。

【００２６】つぎの発明に係るアレイ型半導体レーザ装
置の製造方法は、半導体基板上に複数のレーザ発光領域
を有する多層成長層を形成した半導体レーザアレイの前
記レーザ発光領域の間に前記半導体基板に至る溝を形成
する溝形成工程と、前記半導体レーザアレイの線膨張率
と異なる値の線膨張率を有するベース部材とを、接合材
を介し加熱させて接合させる接合工程と、前記接合材を
冷却する冷却工程と、を含むことを特徴とするものであ
る。従って、半導体レーザアレイおよびベース部材との
間の線膨張率差により生じる熱応力を、半導体レーザア
レイに形成された分割溝において亀裂を生じさせるため
の力として利用し、発生した亀裂は半導体レーザアレイ
の意図的な分割を達成するアレイ型半導体レーザ装置の
製造方法を提供できる。

【００２７】つぎの発明に係るアレイ型半導体レーザ装
置の製造方法は、前記冷却工程が、前記接合材を常温以
下に冷却することであることを特徴とするものである。
従って、上記発明の作用に加えて、冷却工程が自然放熱
によって定常となった常温状態からにおいても実現でき
るアレイ型半導体レーザ装置の製造方法を提供できる。

【００２８】つぎの発明に係るアレイ型半導体レーザ装
置の製造方法は、前記冷却工程に代えて、前記半導体レ
ーザアレイおよび前記ベース部材に荷重を印加する荷重
印加工程を有することを特徴とするものである。従っ
て、機械的に発生させた反りにより分割溝先端に応力を
集中させることによって分割溝先端部からの亀裂の形成
を達成するアレイ型半導体レーザ装置の製造方法を提供
できる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係るアレイ型半
導体レーザ装置およびその製造方法の実施の形態を、図
面を参照して詳細に説明する。

【００３０】実施の形態１．この発明による実施の形態
１を図１および２（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。図
１は、実施の形態１のアレイ型半導体レーザ装置の半導
体レーザアレイ部を示したものであり、図２（ａ）〜
（ｃ）は半導体レーザアレイをベース材上へ接合すると
同時に分割させる過程を示したものである。

【００３１】図１において、半導体レーザアレイ１は、
複数の半導体レーザ素子２から構成され、各半導体レー
ザ素子間には分割溝３が形成されている。分割溝３はバ
ッファ層５、活性層６、クラッド層７、コンタクト層８
およびｐ電極９から成る成長層のみでなく、半導体基板
４の深部に至る部分まで形成されている。図１２に示さ
れた従来のアレイ型半導体レーザ装置における特性分離
溝１８のように、数μｍ程度の深さしかないものではこ
の発明の特徴を生かせない。

【００３２】分割溝３が形成された半導体レーザアレイ
１の各レーザ素子２はｎ電極１０および半導体基板４の
一部によって連結されている。半導体基板４において分
割溝３の先端部から半導体基板４のｎ電極１０側表面に
至るまでの長さ、すなわち半導体基板４の連結部の厚さ
は、後述する半導体レーザアレイの分割時において利用
される反りの程度を鑑みて設計される。すなわち、半導
体基板４の連結部の厚さは、反りの程度が小さい場合は
薄くされ、反りの程度が大きい場合は厚くされる。

【００３３】ｐ電極９を陽極、ｎ電極１０を陰極として
両電極間に順方向電圧を印加することにより電流を流す
と、各半導体レーザ素子２における活性層６の発光領域
１１よりレーザビームを得ることができる。図１におい
て、活性層６の発光領域１１は約１００μｍであり、隣
り合う発光領域１１間の距離は約４００μｍである。

【００３４】分割溝３は発光領域１１に接触しないよう
に形成位置および溝幅が決定される。実施の形態１にお
いては、発光領域間距離が約４００μｍであるため、発
光領域間中心部に溝を形成する場合、溝幅として４００
μｍ以下を選択できるが、半導体レーザ素子の放熱性を
考慮して約５０μｍ以下にするのが妥当である。なお、
分割溝３の先端部は応力を集中させるために可能な限り
鋭く形成することが好ましい。

【００３５】つぎに図２（ａ）〜（ｃ）を用いて、実施
の形態１による半導体レーザアレイをベース材上へ接合
する際の半導体レーザアレイの分割過程について説明す
る。図２（ａ）〜（ｃ）において、ベース材１２の上面
には接合材１３としてＡｕＳｎはんだなどの金属融材が
約３〜５μｍの厚みで蒸着されている。ベース材１２の
材料としては、半導体レーザより線膨張率の小さい材
料、例えばダイヤモンド、ＳｉＣ、Ｓｉ等を使用する。

【００３６】図２（ａ）において、半導体レーザアレイ
１は、前述したように各半導体レーザ素子間に分割溝３
が形成されており、成長層側を下にしてベース材１２上
へ搭載されている。この状態において、金属融着材であ
る接合材１３の融点以上の温度まで加熱すると、ｐ電極
９と接合材１３が合金化される。続く常温までの冷却過
程において、接合材１３がその融点以下の温度になる
と、図２（ｂ）に示すように半導体レーザアレイ１とベ
ース材１２との線膨張率差に起因する反りが発生する。

【００３７】この反りによって、分割溝３の先端部に応
力が集中し、ＧａＡｓ基板の結晶方向に、すなわち図２
（ｂ）に示すようにベース材１２と接合した面に垂直な
方向に、亀裂が進展する。そして十分に温度が低下する
と、半導体レーザアレイ１およびベース材１２の線膨張
が解消され、図２（ｃ）に示すように互いに反りのない
状態に落ち着く。結果的に、半導体レーザアレイ１は、
前記亀裂によって各半導体レーザ素子２の分割を達成し
ている。

【００３８】従って、図１０に示すような従来のアレイ
型半導体レーザ装置において必要であった応力緩和材１
４が排除され、図３に示すように半導体レーザアレイを
ベース材１２に直接接合する構造が可能となる。さら
に、半導体レーザアレイおよびベース材との間の線膨張
率差により生じる熱応力を、分割溝において亀裂を生じ
させるための力として利用し、発生した亀裂は半導体レ
ーザアレイの意図的な分割を達成させているために、半
導体レーザ素子が破損されることはない。

【００３９】また、分割された半導体レーザアレイは熱
応力に対して緩和された状態であるため、後のアレイ型
半導体レーザ装置の駆動前後における温度差が生じた場
合にあっても熱応力に起因する半導体レーザ素子の破損
を回避できる。

【００４０】実施の形態２．この発明による実施の形態
２を図４を用いて説明する。図４は、実施の形態２によ
るアレイ型半導体レーザ装置の半導体レーザアレイ部を
示したものである。

【００４１】図４において、半導体レーザアレイ１は、
各発光領域間に成長層側と半導体基板側との両側に、且
つ互いに対向する位置において、半導体基板のほぼ中心
部に向かって分割溝３が形成されている。このような半
導体レーザアレイ１が図示しないベース材上に接合材を
介して搭載された状態において、上述した半導体レーザ
アレイ１とベース材とを加熱して接合する際に生じる反
りの方向に関わらず、半導体レーザアレイ１の分割が可
能になる。

【００４２】実施の形態１によれば、成長層側片面のみ
に分割溝３を形成しているために、成長層凸方向におけ
る反りに対しては、半導体レーザアレイ１に形成された
分割溝３の端部に応力が集中し、亀裂が生じやすいが、
例えば成長層凹方向における反りに対しては、半導体レ
ーザアレイ１に形成された分割溝３に沿った亀裂は生じ
にくく、さらに亀裂が生じた場合であっても成長層垂直
方向への直線的な分割が困難となる。

【００４３】しかしながら、実施の形態２による半導体
レーザアレイ１によれば、発生する反りの方向に関わら
ず分割が可能となるため、ベース材１２の線膨張率およ
び半導体レーザアレイ１の搭載方向（成長層面を接合す
る場合と半導体基板面を接合する場合）の組み合わせが
自由に選択できる。

【００４４】実施の形態３．この発明による実施の形態
３を図５（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図５（ａ）
は、実施の形態２の変形例を示している。また、図５
（ｂ）は図５（ａ）の

【００４５】図５（ａ）において、半導体レーザアレイ
１は、図４同様に各発光領域間に成長層側と半導体基板
側との両側に、且つ互いに対向する位置において、半導
体基板のほぼ中心部に向かって分割溝３が形成されてい
る。ここで、成長層側の分割溝３は、その先端部が半導
体基板側から形成された分割溝先端部の容量よりも大き
くなるように形成されている。

【００４６】これによって、分割溝先端から亀裂を発生
させて半導体レーザアレイ１を分割する場合において、
図５（ｂ）に示すようにいかなる結晶方向に亀裂が進展
したとしても、亀裂が発光領域などのレーザ出力特性に
直接影響を及ぼす部分、例えば発光領域の直上下の層部
分に至るまで進展することを阻止でき、半導体レーザア
レイのより良質な分割が可能となる。

【００４７】実施の形態４．この発明による実施の形態
４を図６を用いて説明する。図６は、実施の形態４によ
るアレイ型半導体レーザ装置の半導体レーザアレイ部を
示したものである。

【００４８】図６において、半導体レーザアレイ１に形
成される分割溝３は、その開口部をさらに広く形成した
構造となっている。前記開口部の広がりは、例えば分割
溝幅１０μｍに対し、その開口部から深さ約１０μｍお
よび幅５０μｍのような値である。上述した実施の形態
における分割溝３においては、半導体レーザアレイ１と
図示しないベース材とを接合するＡｕＳｎはんだ等の接
合材を加熱溶融させたときに、分割溝３が細管の役割を
果たして毛管現象を生じ、分割溝３内部にまで接合材が
這い上がってしまうことがある。

【００４９】それによって、半導体レーザアレイ１のジ
ャンクション部の短絡を引き起こし、半導体レーザ素子
のレーザ発光が阻害されてしまう。しかしながら、実施
の形態４によれば、分割溝３の開口部がさらに広くして
形成されているために、分割溝３は細管の役割を果たさ
ず、それに伴う毛管現象も生じなくなる。従って、接合
材による半導体レーザアレイ１の短絡を防止することが
でき、半導体レーザアレイの信頼性の高い分割が可能に
なる。

【００５０】上述した実施の形態１乃至４を説明する図
において、分割溝は隣合う発光領域の間にそれぞれ形成
されることとしているが、例えば図７に示されるように
いくつかの発光領域毎の間に形成されてもよい。これ
は、半導体レーザアレイ１と図示しないベース材とを接
合した後に発生する熱応力の程度を鑑み、各半導体レー
ザ素子２毎ではなく、いくつかの半導体レーザ素子毎に
分割することによっても、十分に目的とする応力低減を
達成できる場合に適用する。

【００５１】実施の形態５．この発明による実施の形態
５を図８を用いて説明する。図８は、実施の形態５によ
るアレイ型半導体レーザ装置の半導体レーザアレイ部を
示したものである。

【００５２】図８において、半導体レーザアレイ１は、
いくつかの発光領域１１から成る発光領域グループを複
数有しており、発光領域グループ間隔がそのグループ内
において隣合う発光領域間隔よりも長くなるように形成
されている。そして、分割溝３が発光領域グループ間に
形成されている。これは半導体レーザ素子２の幅が狭
く、発光領域間隔が分割溝形成に十分な程に長くない場
合等に適用でき、形成する分割溝の数を少なくしても
尚、上述した熱応力の低減を図ることができる。

【００５３】実施の形態６．この発明による実施の形態
６を図９を用いて説明する。図９は、実施の形態６によ
るアレイ型半導体レーザ装置の半導体レーザアレイ部を
示したものである。

【００５４】図９において、半導体レーザアレイ１の発
光領域１１を有する成長層、すなわち半導体レーザ素子
２およびそれと鉛直方向の半導体基板部分は、隣り合う
同部分と完全に分離され、半導体基板側表面に形成され
たｎ電極１０のみにて連結されている。この場合、例え
ばｎ電極１０の厚さは約３〜５μm のような値か、また
はｎ電極１０に補強用のフィルムテープを貼るなどとし
て、半導体レーザアレイ１をハンドリングする際に分離
されない程度の強度を持たせる。

【００５５】フィルムテープを使用する場合、ＡｕＳｎ
はんだ等の接合材の溶融温度にて粘着材の粘性が失われ
るものを使用すると、半導体レーザアレイ１のハンドリ
ング時およびベース材１２への搭載時にはフィルムテー
プが接着されているため、各素子が分離されない程度の
強度を保つが、接合材溶融温度にまで加熱するとフィル
ムテープが自ら剥がれ、この後の冷却時に発生する反り
により電極が分割され、半導体レーザアレイを各素子毎
に分離することができる。従って、使用されるフィルム
テープはその点を考慮して接合材の溶融温度によって粘
着材の粘性が失われるものを選択すると良い。

【００５６】以上のように、隣合う半導体レーザ素子部
が半導体基板部と共に完全に分離されているため、熱応
力による影響が半導体レーザ素子間に分散され、半導体
レーザアレイの破損を回避でき、半導体レーザアレイに
新たに亀裂を生じさせる必要もなくなる。なお、上記説
明において連結部をｎ電極としているが、これを成長層
側表面に形成されたｐ電極としても良い。さらに、上記
説明においては、隣合う発光領域間を分離することとし
ているが、これを複数の発光領域毎の間を分離すること
しても良い。

【００５７】なお、以上説明した実施の形態１乃至６に
おける分割溝の形成は、例えばドライエッチング、ウエ
ットエッチング、ダイシング等の手段によって実施でき
る。

【００５８】実施の形態７．以上説明した実施の形態１
乃至６において、分割溝先端部からの亀裂の形成は、半
導体レーザアレイとベース材との間の線膨張率差により
発生する熱応力を利用して半導体レーザアレイを分割す
る場合、より確実な分割を行うために、瞬間的に冷却す
る方法が有効である。加熱接合後の冷却を瞬間的に実施
するために、半導体レーザアレイとベース材との間に介
在する接合材を加熱するヒータを水冷式にして瞬間的に
冷却する方法や、冷却ガスを接合材部に吹き付ける方法
がある。

【００５９】また、接合材の加熱処理後、十分な時間が
経過することによって常温となった接合材部を改めて冷
却することにより、半導体レーザアレイおよびベース材
に反りを形成されることで半導体レーザアレイの分割を
行う場合、半導体レーザの劣化に寄与しない種類の有機
溶剤などの冷却溶媒に浸漬する方法が適用できる。

【００６０】実施の形態８．以上説明した実施の形態１
乃至６において、分割溝先端部からの亀裂の形成は、半
導体レーザアレイを接合したベース材の中央部を裏面側
から支持して両端に荷重を印加し、発生した反りにより
分割溝先端に応力を集中させることによって達成される
ことができる。この後、荷重を取り除いて反りを解消さ
せる。

【００６１】この方法により、一般的に不安定とされる
温度条件によって半導体レーザアレイおよびベース材の
反りを実現させるのではなく、機械的に行うために、半
導体レーザアレイのより確実な分割が達成される。

【００６２】なお、上記した荷重の印加を半導体レーザ
アレイが接合されたベース材をさらに別のブロック材等
に取り付ける際に、ネジなどで機械的に取り付ける力に
より行うこととしても良い。

【００６３】なお、以上説明した実施の形態１乃至８に
おいて、半導体レーザアレイはベース材に直接に接合す
ることとしているが、半導体レーザアレイとベース材と
の間に、従来のアレイ型半導体レーザ装置において使用
されるような、半導体レーザ材料と同じ線膨張率あるい
は非常に近い線膨張率を有する応力緩和材を介しても良
い。

【００６４】さらに、実施の形態１乃至８において説明
された発明はアレイ型半導体レーザ装置に対して適用さ
れることとしているが、この他の分割可能な半導体チッ
プにも適用できる。また、大出力用アレイ型半導体レー
ザ装置に限らず、各半導体レーザ素子毎に電極がパター
ニングされ、それぞれ個々に半導体レーザ素子を駆動で
きるアレイ型半導体レーザ装置に対しても適用できるこ
とはいうまでもない。

【００６５】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、半導体レーザ素子間に半導体基板の深部に至る分割
溝を形成した半導体レーザアレイを提供することによ
り、半導体レーザアレイとベース材を接合する際に生じ
る熱応力をその分割溝において意図的な亀裂を生じさせ
るための力として利用でき、半導体レーザ素子の破損を
回避できる。さらに、従来のアレイ型半導体レーザ装置
において必要であった応力緩和材を排除でき部品点数を
削減できる。また、分割された半導体レーザアレイは熱
応力に対して緩和された状態であるため、後のアレイ型
半導体レーザ装置の駆動前後における温度差が生じた場
合にあっても熱応力に起因する半導体レーザ素子の破損
を回避できる。

【００６６】つぎの発明によれば、半導体レーザアレイ
の成長層側および半導体基板側の両側から分割溝を形成
することによって、上記発明による効果に加えて、半導
体レーザアレイをベース材に接合する面を自由に選択で
きることになる。

【００６７】つぎの発明によれば、半導体レーザアレイ
の成長層側および半導体基板側の両側から、成長層側の
分割溝の先端部が半導体基板側の分割溝よりも大きな容
量になるように分割溝を形成することによって、上記発
明による効果に加えて、発生する亀裂が発光領域などの
レーザ出力特性に直接影響を及ぼす部分に至ることを回
避できる。

【００６８】つぎの発明によれば、半導体レーザアレイ
に分割溝がその開口部をさらに広くするように形成され
ているために、分割溝は細管の役割を果たさず、それに
伴う毛管現象も生じなくなる。従って、上記発明による
効果に加えて、接合材の分割溝への這い上がりによる半
導体レーザ素子の短絡を防止することができ、半導体レ
ーザアレイの信頼性の高い分割が可能になる。

【００６９】つぎの発明によれば、半導体レーザアレイ
にいくつかの発光領域から成る発光領域グループを複数
設け、発光領域グループ間隔がそのグループ内において
隣合う発光領域間隔よりも長くなるように設計し、分割
溝が発光領域グループ間に形成されている。従って、半
導体レーザ素子の幅が狭く、発光領域間隔が分割溝形成
に十分な程に長くない場合の半導体レーザアレイに対し
ても分割溝が形成でき、上記発明による効果に加えて、
形成する分割溝の数を少なくすることができる。

【００７０】つぎの発明によれば、半導体レーザアレイ
において、隣合う半導体レーザ素子部が半導体基板部と
共に完全に分離されているため、半導体レーザアレイと
ベース材とに及ぼされる熱応力による影響が半導体レー
ザ素子間に分散され、半導体レーザアレイの破損を回避
でき、半導体レーザアレイに新たに亀裂を生じさせるこ
ともなくなる。

【００７１】つぎの発明によれば、従来のアレイ型半導
体レーザ装置において必要であった応力緩和材を排除で
き部品点数を削減できる。さらに、半導体レーザアレイ
およびベース材との間の線膨張率差により生じる熱応力
を、形成された分割溝において亀裂を生じさせるための
力として利用し、発生した亀裂は半導体レーザアレイの
意図的な分割を達成させているために、半導体レーザ素
子が破損されることがなくなる。さらに、冷却工程を含
めることにより、半導体レーザアレイの分割をより確実
にすることができる。また、分割されたアレイ型半導体
レーザは熱応力に対して緩和された状態であるため、後
のアレイ型半導体レーザ装置の駆動前後における温度差
が生じた場合にあっても熱応力に起因する半導体レーザ
素子の破損を回避できる。

【００７２】つぎの発明によれば、冷却工程を自然放熱
によって定常となった常温状態からにおいても実現でき
ることとし、上記発明と同様の効果が得られる。

【００７３】つぎの発明によれば、分割溝先端部からの
亀裂の形成を、半導体レーザアレイを接合したベース材
の中央部を裏面側から支持して両端に荷重を印加し、発
生した反りにより分割溝先端に応力を集中させることに
よって達成させている。従って、一般的に不安定とされ
る温度条件によって半導体レーザアレイおよびベース材
の反りを実現させるのではなく、機械的に行うことで、
半導体レーザアレイのより確実な分割が可能となり、半
導体レーザアレイとベース材との接合時に生じる熱応
力、およびアレイ型半導体レーザ装置の駆動前後におけ
る温度差が生じたの熱応力に起因する半導体レーザ素子
の破損を回避できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明による実施の形態１における半導体
レーザアレイの部分を示す拡大図である。

【図２】 実施の形態１における半導体レーザアレイを
ベース材に接合すると同時に分割する過程を示す図であ
る。

【図３】 この発明のアレイ型半導体レーザ装置を組み
立てた状態を示す斜視図である。

【図４】 この発明の実施の形態２における半導体レー
ザアレイの構造を示す図である。

【図５】 この発明の実施の形態３における半導体レー
ザアレイの構造を示す図である。

【図６】 この発明の実施の形態４における半導体レー
ザアレイの構造を示す図である。

【図７】 この発明の実施の形態５における半導体レー
ザアレイの構造を示す図である。

【図８】 この発明の実施の形態６における半導体レー
ザアレイの構造を示す図である。

【図９】 この発明の実施の形態７における半導体レー
ザアレイの構造を示す図である。

【図１０】 従来におけるアレイ型半導体レーザ装置を
組み立てた状態を示す斜視図である。

【図１１】 従来におけるアレイ型半導体レーザ装置の
一例の構造および寸法を示す斜視図である。

【図１２】 従来におけるアレイ型半導体レーザの一例
の構造を示す部分拡大図である。

【符号の説明】

１ 半導体レーザアレイ，２ 半導体レーザ素子，３
分割溝，４ 半導体基板，５ バッファ層，６ 活性
層，７ クラッド層，８ コンタクト層，９ ｐ電極，
１０ ｎ電極，１１ 発光領域，１２ ベース材，１３
接合材，１４応力緩和材，１５ ワイヤ，１６ 絶縁
層，１７ 導体層，１８ 特性分離溝。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板上に複数のレーザ発光領域を
   有する多層成長層を形成した半導体レーザアレイを備え
   るアレイ型半導体レーザ装置であって、 前記半導体レーザアレイは前記レーザ発光領域の間に前
   記半導体基板に至る溝が形成されていることを特徴とす
   るアレイ型半導体レーザ装置。
2. 【請求項２】 前記溝は、前記レーザ発光領域の間にお
   いて、前記多層成長層側と前記半導体基板側とに形成さ
   れることを特徴とする請求項１に記載のアレイ型半導体
   レーザ装置。
3. 【請求項３】 前記多層成長層側に形成される溝は、前
   記半導体基板側に形成される溝よりも先端部容量が大き
   いことを特徴とする請求項２に記載のアレイ型半導体レ
   ーザ装置。
4. 【請求項４】 前記溝は、その先端部に向かって溶融し
   た接合材が流入することを防止する開口部を設けている
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の
   アレイ型半導体レーザ装置。
5. 【請求項５】 前記複数のレーザ発光領域は、グループ
   毎に区分されており、 前記レーザ発光領域のグループ間隔は、前記グループ内
   の隣合うレーザ発光領域間隔よりも長く、前記グループ
   間に前記半導体基板に至る溝が形成されていることを特
   徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のアレイ型
   半導体レーザ装置。
6. 【請求項６】 半導体基板上に複数のレーザ発光領域を
   有する多層成長層を形成した半導体レーザアレイを備え
   るアレイ型半導体レーザ装置であって、 前記半導体レーザアレイは、前記多層成長層側の表面ま
   たは前記半導体基板側の表面に形成された電極のみにて
   連結されて分割されていることを特徴とするアレイ型半
   導体レーザ装置。
7. 【請求項７】 アレイ型半導体レーザ装置の製造方法で
   あって、 半導体基板上に複数のレーザ発光領域を有する多層成長
   層を形成した半導体レーザアレイの前記レーザ発光領域
   の間に前記半導体基板に至る溝を形成する溝形成工程
   と、 前記半導体レーザアレイの線膨張率と異なる値の線膨張
   率を有するベース部材とを、接合材を介し前記接合材を
   加熱させて接合させる接合工程と、 前記接合材を冷却する冷却工程と、 を含むことを特徴とするアレイ型半導体レーザ装置の製
   造方法。
8. 【請求項８】 前記冷却工程は、前記接合材を常温以下
   に冷却することであることを特徴とする請求項７に記載
   のアレイ型半導体レーザ装置の製造方法。
9. 【請求項９】 前記冷却工程に代えて、前記半導体レー
   ザアレイおよび前記ベース部材に荷重を印加する荷重印
   加工程を有することを特徴とする請求項７に記載のアレ
   イ型半導体レーザ装置の製造方法。