JPS6055689A - レ−ザ−ダイオ−ド - Google Patents

レ−ザ−ダイオ−ド

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JPS6055689A
JPS6055689A JP59167252A JP16725284A JPS6055689A JP S6055689 A JPS6055689 A JP S6055689A JP 59167252 A JP59167252 A JP 59167252A JP 16725284 A JP16725284 A JP 16725284A JP S6055689 A JPS6055689 A JP S6055689A
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JP
Japan
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laser diode
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laser
diode according
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Pending
Application number
JP59167252A
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English (en)
Inventor
ハインツ、ウエスターマイケル
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
Original Assignee
Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Schuckertwerke AG, Siemens AG filed Critical Siemens Schuckertwerke AG
Publication of JPS6055689A publication Critical patent/JPS6055689A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、帯状のレーザー能動領域のある半導体基板と
、少なくとも一つの接触層と、光学的共振体の境端面と
を備え、半導体基板は逆さにされてヒートシンク上に据
えられていて、金属である一つの接触層がヒートシック
と基板との間のレーザー能動領域の近くにあり、半導体
基板とヒートシックとを互いにしつかり接着させるろう
層がこの接触層とヒートシンクとの間にあるようなレー
ザーダイオードに関する。
〔従来の技術〕
雑誌「”Electronics Letters’、
第18巻(1982年)」第631頁以下より放射伝送
に用いるガラスファイバに連結するために設けられるレ
ーザーダイオードは公知である。前記文献の第2図に詳
しく記載されているレーザーダイオードは、ここでQま
シリコン基板であるヒートシンク上にろう付けされてい
る。これにおいてはヒートシックの材料中KV字形みぞ
が設けられていて、ろうを受け入れるのに役立つ。75
μmの幅金持たされているこのみそとこの上にある本来
のレーザーダイオードの基板とは、このみその表面とレ
ーザー能動領域とが正確に重なシ合うように互いにまっ
すぐに向けられている。ヒートシンクの胴体の表面はな
おも別の部分的に横方向に走るみぞを有し、これらのみ
ぞは同様にろうの流れ込むために設けられている。後で
みぞを満たすべきろうの予備を納めるためにヒートシン
クにはそれ相応の切欠きが設けられている。
上記文献には熱膨張がレーザーの寿命にとって非常に不
利であると述べられている。この文献においてはこの問
題の解決手段がヒートシンクにシリコンを限定し、上述
のみそを用いることであった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明が解決しようとする問題点は、レーザーダイオー
ドのだめの技術的改善手段を提供すること、特に、現れ
る機械的応力の低減および残留Emf’A的応力υ均質
化並びに熱拡散および通電の改善および/または均質化
を得ることにある。
〔問題点を解決するだめの手段〕
上述の問題点1ハ、冒頭に述べたよう:1−レーザーダ
イオードにおいて、接触層とろう層との間に、接触層の
金属に関して、ろうに対し合金化を阻止する作用を有す
る材料からなる付加的な層があり、この付加的な層は、
レーザー能動領域の全長にわたって広がっていて少なく
とも殆どレーザー能動領域の波動案内範囲の幅に相当す
る幅を有し、レーザー能動領域と波動案内範囲とに合わ
せて調整されているようにすることによって解決される
本発明は、レーザーダイオードをヒートシンク上に据え
る従来のもの、例えば先に挙げた文献に記載のものは問
題を未だ最適なやシ方では解決していないという認識、
即ち本発明にしたがって、従来例に反して、ヒートシン
クとの機械的にしつかりした結合および/または合金結
合によるレーザー能動領域の直接隣接範囲が少なくとも
大々的に喉り除かれるように配慮することによ勺更に改
良された解決策が得られるという認識に基〈ものである
。この取り除き範囲は例えば帯状のレーザー能動領域の
全長にわたる。その敗り除き範囲の幅は、この範囲がレ
ーザー能動領域において生ぜしめられるレーザー放射波
の波動案内範囲にわたって広がり、これにもできるだけ
正確に合わせられるように設計される。
少なくともこの波動案内範囲にわたって、この帯状のレ
ーザー能動領域に隣接する接触層が広がっている。この
接触層は基板の隣接表面上にある特に金からなる金属層
である。よく仰られているように、金とろうとが互いに
直接に接触すると、ろう接の間に金の合金が生じる。
本発明による付加的な層の配置および寸法により接触層
の本来の状態が得られる。
本発明により設けられ且つ本発明により広がりを定めら
れた付加的な層は、特に、酸化アルミニウム、酸化シリ
コン等の如き金属酸化物や、あるいは窒化シリコンのよ
うな材料からなり、この場合にそれらの拐料は、一般に
ろうとして1更用されるインジウム、鉛、錫もしくは合
金等に対して、接触層の金属との合金形成を妨げる。こ
の付加的な層の範囲には、本発明によるレーザーダイオ
ードの場合、個々の層もしくは面の重なり合いだけがあ
り、しかしそれにも拘わらずそれらは密に重なり合って
いる。かかる金属酸化物または窒化シリコンを使用する
場合には付加的な層の幅は波動案内範囲の幅に等しくす
ることが好ましい。
上述の本発明1でよる手段は、基板材料においてffi
レーザー能動領域の範囲でヒートシンクから出発して高
々均一なtart的な応力が生じ得るだけであるという
ことをもたらすのみならず、基板のレーザー能動領域か
らヒートンツクへの熱伝達の均質化も生ぜしめる。本発
明によるレーザーダイオードの場合には、熱伝達はこの
付加的な層において合金の橋渡しの場合におけるよりも
、時により必然的に僅かであるとはいえない。しかし熱
伝達は均質であり、全体排熱は本発明によるレーザーダ
イオードの場合の方が逆さに据えられているようなレー
ザーダイオードの場合におけるよりも更に良好である。
レーザー能動領域への通電に関する既述の改善も本発明
てより設けられた付加的な層に基づく。
付加的な層の範囲における接触層の例えば金の合金化阻
止は、この接触層の高い全面的に均質な導電性を保証す
る。したがって、レーザー能動領域には均一に電流が流
れる。同様のことがこの接触層における放熱に当てはま
る。
〔実施例〕
以下、図面に示す実施例を参照しながら本発明を更に詳
細(C説明する。
1により本発明によるレーザーダイオードがそのヒート
シンクとともに示されている。そのうち、2は特にヒ化
ガリウムまたはリン化インジウムからなる半導体基板で
あり、3は特に銅からなるヒートン/りである。ヒート
ン/り30本体は一部分のみしか示されていない。基板
をヒートン/りとの寸法関係は相応しておらず、図の解
かりやすさを考慮して選ばれている。
4′ri基板2における帯状のレーザー能動領域であシ
、これは特に図示されていないpn接合を有する。特に
、エピタキシ・−により形成された層5゜6だけが示さ
れている。これらの層5,6およびレーザー能動領域4
は基板2においてこれらの層5.6と領域4とが基板2
の下面の極めて近くにあるようQて配置されている。
7は、特に金からなるとりわけ全面の金属層であり、層
6の図の下面11111 (したがって基板2の外面1
!II 、)にある。層7は一方の通電用電極である。
他方の通電用電極は基板接触部8で十分である。
図示されていないが、種々の公知の手段により、できる
だけ全体の電流が図において垂直方向に帯状のレーザー
能動領域4によって貫通されるように接触層7から端子
8\の電流の流れが形成され、しかもこの領域4内では
よく知られているとおりできるだけ均一な電流分布が存
在させられるべきである。
9はろう材料であり、これは仕上がったレーザーダイオ
ード1では層形態を有し、基板2をヒートシンク3に機
械的に固定接続する。
14はレーザー能動領域4の端面である。この端面14
は基板2の図の前方端面の一部であり、よく知られてい
るようVCJIのような特性を有する。
この面14はレーザー能動領域4において発生したビー
ムのだめの出口面の一つである。これに対応して、面1
4とは反対側に一般に同じ特性を有する面114がある
本発明にしたがって図のレーザーダイオード1において
層10が設けられている。この層10は接触層7とろう
層0の一部との間もしくは基板2とヒートシンク3との
間にある。一方の寸法において層10は基板2もしくは
レーザー能動領域4の全長tにわたって広がっている。
これに対して直角な方向の層10の幅すは、本発明にし
たがって、その幅すがどこにおいても領域4の(図示)
の幅よりも広く、即ち基板2におけるレーザービーム発
生範囲での電流の流れを境界付ける領域よりも広くしで
ある。レーザー能動領域10幅は周知のように約7 t
t mである。この領域40間1)喝、即ち接触層7を
備えた基板2の(図示の下側の)面からの層5の間隔は
周知のとおり約2〜3μmである。
本発明によれば、付加的な層10の幅すは領域4の幅よ
りも焼焙か大きい。寸法すは少なくとも基板2における
レーザー放射のための波動案内範囲と同じ幅に選ばれて
いる。レーザービームは殆ど帯状領域4の内部で生じさ
せられるが、しかし領域4に、おいて形成されるレーザ
ービームの振動モードの電気光学的作用範囲は領域4を
遥かに越えて広がる。機械的な乱れ、特icd力および
不均質性(・まV−ザーダイオードにとって、それらが
領域4の隣接範囲に現れる場合(/I:も不利に作用す
る。
付加的な層10の幅すはできるだけ上述の基板2、(お
ける波動案内範囲の幅に合わせることが好ましい。
本発明によれば、付加的な層10は特に金からなる接触
層7の金属と層9のろう金属との合金化を阻止する材料
からなる。特に、このためには酸化アルミニウム、酸化
シリコンのような金属酸化物が適し、しかし窒化シリコ
ンも適していて、これらは上述の合金作用を妨げる。付
加的な層IOに対して同様のことがモリブデンおよびタ
ングステンのような金属によっても達せられる。モリブ
デンおよびタングステンも前記酸化物もしくは窒化物も
1%にレーザー能動領域4において発生する高い熱量を
ヒートシンク3に放出するのに十分に良好な熱伝導性を
有する。金属酸化物もしくは金属窒化物は比較的導電性
が良くないことは1本発明にとって、通電が接触層7を
介して十分に保証されていることからもはや問題になら
ない。本発明の場合には、接触層7の例えば金における
合金形成による導電度の低下が全く生じない。領域4の
近くにおける合金形成は1例えば金にとってイ/ジウム
、錫等との合金の場合において極度に現れるように、領
域4の近傍において接触層7の金属の導電度低下をこう
むるという結果をもたらしていだのである。接触層7に
おける伝播抵抗は、レーザー能動領域4の近傍範囲での
本発明による付加的な層lOの保護によって十分に均一
で乱れていない。これに対して、付加的な層10の範囲
外に生じる接触層7の金属の合金は問題ではない。
なぜならば、そこで生じる不均一性は領域4に関して本
発明によシ避けるべき乱れを生じさせ得る範囲外にある
からである。接触層に用いることのできる他の金属は白
金および銀である。
付加的な層lOとろう層9もしくはヒート7/り3の対
応部分との間に1本発明の場合には合金もしくはろう接
に相邑する機械的接続が存在しない。そこには、例えば
酸化アルεニウム、酸化シリコン等と半導体材料または
金属との間で周知のように物理的に生じるような機械的
結合が存在する。本発明では付加的な層の幅すはlO〜
100μm1 とりわけ30〜70μmに選定される。
付加的な層が広く延びているので、基板2の材料は領域
4の範囲において大いに、ヒートシンク3上へ基板2も
しくは接触層7を直接にろう付けした場合に生じるよう
な不均一な機械的応力から解放される。基板2における
幅すの範囲外に生じる不均一な機械的応力は殆ど問題で
ない。なぜならば、その不均一な機械的応力は副次的に
しか波動案内範囲に作用せず、領域4の範囲Vこ・:は
作用しないからである。本発明により設けられた付加的
な層10の前述の作用を保証するには層10の厚みir
:i1μm〜lqm、特に0.2μmで十分である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、レーザーダイオードに現われる機械的
応力の低減と均質化が得られるとともに、ヒートシンク
に対する熱伝達の均質化、および通電の均質化を得るこ
とができるものである。
【図面の簡単な説明】
図は本発明によるレー・ザーダイオードの実施例を示す
構造概念図である。 1・・レーザーダイオード、2・・・半導体基板、3・
・・ヒートシンク、4・・・レーザー能動領域、7・・
・接触層、8・基板接触部、9−・・ろう層、10・・
・付加的な層、b・・・付加的な層の幅。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)帯状のレーザー能動領域(4)のある半導体基板(
    2)と、少なくとも一つの接触層(7)と、光学的共振
    体の鈍端面とを備え、半導体基板は逆さにされてヒート
    シンク(3)上に据えられていて、金属である一つの接
    触層がヒートシンクと基板との間のレーザー能動領域の
    近くにあり、半導体基板とヒートシンクとを互いにしつ
    かシ接着させるろう層(9)がこの接触層とヒートシン
    クとの間にあるようなレーザーダイオードにおいて、接
    触層(7)とろう層(9)との間に、接触層(7)の金
    属に関して、ろう(9)に対して合金化を阻止する作用
    を有する材料からなる付加的な層(10)があり、この
    付加的な層(10)は、レーザー能動領域(4)の全長
    にわたって広がっていて少なくともほぼレーザー能動領
    域(4)の波動案内範囲の幅に相当する幅(b)を有し
    、レーザー能動領域(4)と波動案内範囲とに合わせて
    調整されていることを特徴とするレーザーダイオード。 2)接触層(7)の金属は金であることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載のレーザーダイオード。 3)付加的な層(10)の材料は、導電度は比較的低い
    が熟成導性は良好な金属酸化物であることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項また(は第2項記載のレーザーダ
    イオード。 4)付加的な層(10)の材料は酸化アルミニウムであ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第3項記載のレーザ
    ーダイオード。 5)付加的な層(10)の材料は酸化シリコンであるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第3項記載のレーザーダ
    イオード。 6)付加的な層(10)の材料は窒化シリコンであるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項記載
    のレーザーダイオード。 7)波動案内範囲に相当する付加的な層(10)の幅(
    lは10〜70μmであることを特徴とする特許請求の
    範囲第1頃ないし第6項のいずれかに記載のレーザーダ
    イオード。 8)付加的な層(10)の幅(b)は波動案内範囲の幅
    に等しいことを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし
    第6項のいずれかに記載のレーザーダイオード。 9)付加的な層(10)の材料はモリブデンであること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項、第7項および第8
    項のいずれかに記載のレーザーダイオード。 10)付加的な層(10)の材料はタングステンである
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項、第7項および
    第8項のいずれかに記載のし・−ザーダイオード。
JP59167252A 1983-08-11 1984-08-09 レ−ザ−ダイオ−ド Pending JPS6055689A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3329107.1 1983-08-11
DE19833329107 DE3329107A1 (de) 1983-08-11 1983-08-11 Laserdiode mit homogenisierter mechanischer spannung und/oder waermeableitung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6055689A true JPS6055689A (ja) 1985-03-30

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ID=6206365

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JP59167252A Pending JPS6055689A (ja) 1983-08-11 1984-08-09 レ−ザ−ダイオ−ド

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DE3329107A1 (de) 1985-02-21
US4589116A (en) 1986-05-13

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