KR20000005598A - 반도체발광장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의해, 레이저 다이오드칩의 열화가 억제되는 반도체 발광장치가 얻어진다. 레이저 다이오드칩(1)은 서브마운트(2)의 상면 상에 땜납에 의해 접합되어 있다. 서브마운트(2)는 블록(3) 상에 접합되어 있다. 서브마운트(2)의 전단면 C는, 레이저 다이오드칩(1)의 발광 단면 A보다도, 레이저 다이오드칩 측으로 레이저 다이오드칩의 공진기 길이인 길이 L1의 15% 이하의 길이 만큼 후퇴하여 배치되어 있다.

Description

반도체 발광장치{SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE}

본 발명은, 반도체 발광장치에 관한 것으로, 특히, 조립시에 발광부에 발생하는 응력이 완화되어 열화가 억제되는 반도체 발광장치에 관한 것이다.

종래의 반도체 발광장치의 제 1 예로서, 예를 들면, 광통신 등의 광원 등에 사용되는 단파장용의 반도체 레이저 장치에 관해 도면을 사용하여 설명한다. 도 10을 참조하면, 반도체 레이저 장치에는, 소정 파장의 레이저광을 발생하는 발광 단면 A, B를 갖는 GaAs계 결정으로 이루어진 레이저 다이오드칩(101)을 갖고 있다. 레이저 다이오드칩(101)에서는, 유도방출에 의해 빛의 증폭작용을 갖는 활성층(미도시)이 형성되어 있다. 그 활성층의 상부면 및 하부면에는 소정의 반도체층이 접합되어 있다.

이 레이저 다이오드칩(101)은, 실리콘으로 이루어진 서브마운트(102) 상에 접합되고, 또한 서브마운트(102)는 철로 이루어진 블록(103) 상에 접합되어 있다. 그리고, 레이저 다이오드칩(101)의 전극(미도시)에 전압을 인가함으로써, 활성층에서 빛이 증폭되어, 발광 단면 A, B(활성층 단부)에서 레이저광이 발생된다.

다음에, 종래의 반도체 발광장치의 제 2 예에 관해, 일본국 특개평 5-183239호 공보에 기재된 반도체 레이저 장치에 대해 도면을 사용하여 설명한다. 도 11을 참조하면, 활성층(209)을 갖는 레이저 다이오드칩(201)이 서브마운트(202) 상에 땜납층(211)을 개재하여 접합되어 있다.

특히, 이 반도체 레이저 장치에서는, 레이저 다이오드칩의 아래쪽에 설치된 포토다이오드(미도시)에 레이저광의 일부를 입사시켜, 레이저 다이오드칩으로부터 발생되는 레이저광의 출력을 제어하고 있다. 이 때문에, 레이저광의 출력제어를 안정하게 행하는 것을 목적으로 하여, 활성층(209)으로부터 발생되는 레이저광이 서브마운트(202)와 레이저 다이오드칩(201)을 접합하는 땜납층(211)에서 반사하는 것을 방지하기 위해, 서브마운트(202)의 단면(202a)이 레이저 다이오드칩(201)의 공진기의 단면(201a)보다 후퇴하도록 배치되어 있다. 따라서, 서브마운트(202)의 공진기 길이 방향의 치수 L₂₀₂가, 레이저 다이오드칩(201)의 공진기 길이 L₂₀₁보다 짧게 되어 있다.

제 1 예에 있어서의 반도체 레이저 장치에서는, 레이저 다이오드칩(101), 서브마운트(102) 및 블록(103)을 포함하여 구성된다. 이들 레이저 다이오드칩(101), 서브마운트(102) 및 블록(103)은, 조립시에 주로 땜납(금과 주석을 포함하는 땝납제)에 의해서 각각 접합된다. 이때, 각 부재는 땜납의 융점의 온도에서 실온(25℃)에 이르기까지의 사이에, 그것의 온도차, 각 부재의 열팽창 계수의 차이 및 각 부재의 영률(Young's modulus)에 비례한 응력을 받게 된다. 특히, 레이저 다이오드칩(101)에는, 레이저 다이오드칩(101)과 서브마운트(102)의 열팽창 계수의 차이, 온도차 및 레이저 다이오드칩의 영률에 의존한 응력을 받는다.

따라서, 레이저 다이오드칩에 발생하는 응력을 유한요소법에 근거한 3차원 응력 시뮬레이션에 의해 구하였다. 이 계산에 있어서, 반도체 레이저 장치의 각 부재의 치수로서, 도 10, 12 및 13에 나타낸 것 같이, 레이저 다이오드칩(L1×W1×H1), 서브마운트(L2×W2×H2), 블록(L3×W3×H3)의 치수를 각각 300×300×100㎛, 500×1000×300㎛, 2000×2000×1000㎛으로 하였다. 또한, 도 12는, 반도체 레이저 장치를 위에서 본 도면이며, 도 13은 발광 단면 A측에서 본 도면이다. 또한, 각 부재의 열팽창계수로서, 레이저 다이오드칩(101)에는 GaAs 결정, 서브마운트(102)에는 실리콘, 블록(103)에는 철의 값을 사용하였다. 더구나, 각 부재를 접합하는 땜납제의 융점을 280℃로 하고, 실온을 25℃로 하였다.

도 15는, 그것의 시뮬레이션에 의한 결과로서, 레이저 다이오드칩(102)의 활성층에 평행한 방향으로 발생하는 응력의 상대적인 크기를, 한쪽의 발광 단면 A로부터 다른 쪽의 발광 단면 B에 걸쳐 나타낸 것이다. 이 경우의 응력으로서는, 도 14에 나타낸 것과 같이, 레이저 다이오드칩(101)의 폭 W1 방향 중앙부의 레이저 다이오드칩(101)과 서브마운트(102)의 접합 근방에 발생하는 응력을, 발광 단면 A측으로부터 발광 단면 B측(SA-SC-SB)에 걸쳐 계산한 것이다.

도 15에 나타낸 것 같이, 레이저 다이오드칩(101)에 있어서 발생하는 응력은, 발광 단면 A측에서의 응력이 상대적으로 가장 작다는 것을 알았다. 그리고, 발광 단면 A측으로부터 발광 단면 B측의 위치에 걸쳐 서서히 응력이 커지고, 발광 단면 B측에서의 응력이 상대적으로 가장 큰 것을 알았다.

다음에, 특히 레이저 다이오드칩(101)의 발광 단면 B측에서 발생하는 응력에 관해서, 서브마운트(102)의 길이 L2의 값을 변화시켜, 동일한 방법에 의해 평가하였다. 도 16에 그 결과를 나타내었다. 도 16에 있어서, 횡축은 레이저 다이오드칩(101)의 공진기 길이에 해당하는 길이 L1에 대한 서브마운트의 길이 L2의 비를 나타낸다. 도 16에 나타낸 것과 같이, 서브마운트의 길이 L2가 레이저 다이오드칩(101)의 길이 L1보다 길어짐에 따라서, 레이저 다이오드칩(101)의 발광 단면 B측에서 발생하는 응력이 높아지고 있는 것으로 판명되었다.

이 시뮬레이션에 의한 결과가 나타낸 응력이 상대적으로 높은 부분은, 실제의 레이저 다이오드칩에서 열화가 생기는 부위와 거의 대응하고 있는 것이 판명되었다. 이와 같이, 조립시의 레이저 다이오드칩에 발생한 응력에 의해, 레이저 다이오드칩이 열화되는 것으로 생각되고, 이 때문에, 소정의 강도 및 파장의 레이저광을 안정하게 발생하는 것이 곤란하게 되는 경우가 있었다.

제 2 예에 있어서의 반도체 레이저 장치에서는, 특히, 레이저 다이오드칩(201)의 발광 단면(201a) 근방의 땜납층(211)에서의 레이저광의 반사를 없애는 것을 목적으로 하고, 서브마운트(202)의 단면(202a)이 레이저 다이오드칩(201)의 발광 단면(201a)보다도 후퇴하도록 배치되어 있다. 결국, 레이저 다이오드칩(201)의 단면(201a)이 서브마운트(202)의 단면(202a)보다 돌출하도록 배치되어 있다.

이 레이저 다이오드칩(201)과 서브마운트(202)는, 땜납층(211)으로 접합되기 때문에, 제 1 예의 경우와 마찬가지로, 그것의 조립시에 레이저 다이오드칩(201)에는 응력이 발생한다. 그런데, 레이저 다이오드칩(201)의 단면(201a)의 돌출 길이가 비교적 긴 경우에는, 레이저 다이오드칩(201) 중에서 서브마운트(202)에 접합되어 있는 부분의 영향에 의해, 레이저 다이오드칩(201)의 발광 단면(201a) 근방에서 발생하는 응력이 상대적으로 커지는 경우가 있었다. 이 때문에, 제 1 예의 반도체 레이저 장치의 경우와 마찬가지로, 레이저 다이오드칩이 열화하는 경우가 있었다.

본 발명은, 상기한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 발광부의 열화가 억제되는 반도체 발광장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 관한 반도체 레이저 장치의 일 측면도,

도 2는 동일한 실시예에 있어서, 레이저 다이오드칩 내부에 발생하는 응력의 분포를 나타낸 도면,

도 3은 동일한 실시예에 있어서, 레이저 다이오드칩 내부의 중앙부 및 발광 단면측에서 발생하는 응력의 서브마운트 길이 의존성을 나타낸 도면,

도 4는 본 발명의 실시예 2에 관한 반도체 레이저 장치의 일 측면도,

도 5는 동일한 실시예에 있어서, 레이저 다이오드칩의 발광 단면 A측에서 발생하는 응력의 발광 단면의 돌출길이 T1에 대한 의존성을 나타낸 도면,

도 6은 본 발명의 실시예 3에 관한 반도체 레이저 장치의 일 측면도,

도 7은 동일한 실시예에 있어서, 발광 단면 B측에서 발생하는 응력의 발광 단면 B의 돌출길이에 대한 의존성을 나타낸 도면,

도 8은 동일한 실시예에 있어서, 레이저 다이오드칩의 중앙부 및 발광 단면 B측에서 발생하는 응력의 발광 단면 B의 돌출길이에 대한 의존성을 나타낸 도면,

도 9는 시뮬레이션에 사용되는 각 물성상수를 나타낸 도면,

도 10은 종래의 제 1 예에 관한 반도체 발광장치의 일 측면도,

도 11은 종래의 제 2 예에 관한 반도체 발광장치의 일 측면도,

도 12는 종래의 제 1 예에 관한 반도체 발광장치의 평면도,

도 13은 종래의 제 1 반도체 발광장치의 정면도,

도 14는 레이저 다이오드칩에서의 응력을 평가하는 부분을 나타낸 도면,

도 15는 종래의 문제점을 설명하기 위해, 응력의 레이저 다이오드칩 내부의 분포를 나타낸 도면,

도 16은 종래의 문제점을 설명하기 위해, 응력의 서브마운트 길이 의존성을 나타낸 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 레이저 다이오드칩2 : 서브마운트

3 : 블록

본 발명의 일 국면에 따른 반도체 발광장치는, 기재부와, 보조기재부와, 발광부를 구비하고 있다. 보조기재부는, 기재부 상에 접합되고, 전단면, 후단면 및 상부면을 갖고 있다. 발광부는, 보조기재부의 상부면 상에 접합되고, 전후로 서로 마주보는 빛을 발생하는 한쌍의 발광 단면을 갖고 있다. 전단면은, 한쌍의 발광 단면의 한쪽의 발광 단면과 실질적으로 동일평면 내에 위치하고, 후단면은 다른쪽의 발광 단면과 실질적으로 동일평면 내에 위치하고 있다.

이 구성에 따르면, 보조기재부의 전단면 및 후단면은, 발광부의 한쪽의 발광 단면 및 다른 쪽의 발광 단면과 각각 동일평면 내에 있다. 이에 따라, 발광부와 보조기재부의 접합 근방의 각각의 발광 단면측의 발광부의 내부에 있어서, 조립시에 발생하는 응력이 완화되어, 거의 동일한 레벨로 된다. 그 결과, 반도체장치의 발광부의 열화를 억제할 수 있다.

본 발명의 또 다른 국면에 따른 반도체 발광장치는, 기재부와, 보조기재부와, 발광부를 구비하고 있다. 보조기재부는 기재부 상에 접합되고, 전단면, 후단면 및 상부면을 갖고 있다. 발광부는, 보조기재부의 상부면 상에 접합되고, 전후로 서로 마주보는 빛을 발생하는 한쌍의 발광 단면을 갖고 있다. 보조기재부의 전단면은, 한쌍의 상기 발광 단면 중의 한쪽의 발광 단면보다도 발광부의 내부측으로 제 1 길이 만큼 후퇴하고 있다. 그것의 제 1 길이는 한쌍의 발광 단면 사이의 길이의 15% 이하이다.

이 구성에 따르면, 보조기재부의 전단면이, 한쌍의 발광 단면 사이의 길이의 15% 이하의 길이를 갖고, 한쪽의 발광 단면보다도 발광부의 내부측으로 후퇴하고 있다. 이것에 의해, 한쪽의 발광 단면측의 발광부와 보조기재부의 접합 근방의 발광부의 내부에서 발생하는 응력이, 한쪽의 발광 단면과 전단면이 동일 평면 내에 위치하고 있는 경우에서의 응력보다도 완화된다. 그 결과, 반도체장치의 발광부의 열화를 효과적으로 억제할 수 있다.

바람직하게는, 보조기재부의 후단면은, 한쌍의 발광 단면 중의 다른 쪽의 발광 단면보다도 발광부의 내부측으로 제 2 길이 만큼 후퇴하고 있다. 그것의 제 2 길이는, 한쌍의 발광 단면 사이의 길이의 15% 이하이다.

이 경우에는, 다른 쪽의 발광 단면측에 발생하는 응력도 한쪽의 발광 단면측에 발생하는 응력의 경우와 마찬가지로 완화된다. 그 결과, 반도체장치의 발광부의 열화를 더욱 효과적으로 억제할 수 있다.

더욱 바람직하게는, 제 1 및 제 2 길이는, 각각 한쌍의 발광 단면 사이의 길이의 3% 이상 7% 이하이다.

이 경우에는, 한쪽의 발광 단면측 또는 다른 쪽의 발광 단면측의, 발광부와 보조기재부의 접합 근방의 발광부의 내부에서, 조립시에 발생하는 응력이 가장 완화된다. 그 결과, 반도체 발광장치의 발광부의 열화를 가장 효과적으로 억제할 수 있다.

[실시예]

(실시예 1)

본 발명의 실시예 1에 관한 반도체 레이저 장치에 대해 도면을 사용하여 설명한다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 관한 반도체 레이저 장치에서는, 발광 단면A, B를 갖고, GaAs계 결정으로 이루어진 레이저 다이오드칩(1)을 갖고 있다. 이 레이저 다이오드칩(1)은, 유도방출에 의해 빛의 증폭작용을 갖는 공진기로서의 활성층(미도시)이 형성되어 있다. 그 활성층의 상부면 및 하부면에는 소정의 반도체층이 형성되어 있다. 레이저 다이오드칩(1)에 설치된 전극(미도시)에 전압을 인가함으로써, 활성층에 의해 증폭된 레이저광은 발광 단면 A, B에서 발생된다. 이 레이저 다이오드칩(1)은, 조립시에 실리콘으로 이루어진 서브마운트(2)의 상부면 상에 땜납제에 의해 접합되고, 또한 서브마운트(2)는 철로 이루어진 블록(3) 상에 땜납제에 의해 접합된다.

이 반도체 레이저 장치의 경우, 특히, 레이저 다이오드칩(1)의 공진기 길이방향의 길이 L1이, 서브마운트(2)의 공진기 길이 방향의 길이 L2와 실질적으로 동일하고, 서브마운트(2)의 전단면 C가 레이저 다이오드칩(1)의 발광 단면 A와 실질적으로 동일평면 내에 위치하며, 후단면 D가 발광 단면 B와 실질적으로 동일평면 내에 위치하고 있다. 이상과 같이 반도체 레이저 장치를 구성함으로써, 조립시에 레이저 다이오드칩(1)에서 발생하는 응력이 완화되어, 레이저 다이오드칩의 열화를 방지할 수 있다. 이것에 대해 설명한다.

도 2는, 종래기술의 항목에서 설명한 유한요소법에 의한 3차원 응력 시뮬레이션에 의해 얻어진, 레이저 다이오드칩(1)에 발생하는 상대적인 응력의 강도를 나타낸 것이다. 특히, 이 응력은, 도 14에 나타낸 것과 마찬가지로, 레이저 다이오드칩(1)의 폭방향 W1의 중앙부의 서브마운트(2)와의 접합 근방에 있어서 발생하는 응력을, 레이저 다이오드칩(1)의 발광 단면 A에서 발광 단면 B(SA-SC-SB)에 걸쳐 계산한 것이다. 이때, 레이저 다이오드칩(1)(L1×W1×H1)의 치수범위로서, 50×50×20㎛ 내지 5000×5000×1000㎛ 범위의 값을 사용하였다. 그리고, 서브마운트(2) (L2×W2×H2), 블록(3)(L3×W3×H3)의 치수로서는, 레이저 다이오드칩(1)의 치수에 대응한 적당한 치수를 선택하였다.

또한, GaAs계 결정으로 이루어진 레이저 다이오드칩(1), 실리콘으로 이루어진 서브마운트(2), 철로 이루어진 블록(3) 및 금과 주석을 포함하는 땜납제의 각각1의 영률, 포아슨비, 선팽창계수로서, 도 9에 나타낸 값을 각각 사용하였다. 더구나, 땜납제(Au 0.8 Sn 0.2 : 중량 비율)의 융점인 280℃에서 실온 25℃까지를 온도의 범위로 하였다.

도 2에서는, 레이저 다이오드칩(1)의 공진기 길이 방향의 길이 L1이 300㎛인 경우의 결과가 표시되어 있다. 특히, 서브마운트(2)의 공진기 길이방향의 길이 L2에 대해서, 레이저 다이오드칩(1)의 L1과 동일한 길이(L = 300㎛)인 경우에 있어서 레이저 다이오드칩(1)에 발생하는 응력(S1)과, 비교를 위해 L1보다 길이가 긴(L = 500㎛) 종래의 반도체 레이저 장치의 경우에 있어서 레이저 다이오드칩에 발생하는 응력(S2)이 표시되어 있다.

도 2의 응력 S2에 나타내어 있는 것과 같이, 종래의 반도체 레이저 장치에서는, 레이저 다이오드칩의 발광 단면 B측에서 발생하는 응력이 상대적으로 가장 높은데 비해, 본 실시예에 관한 반도체 레이저 장치에서는, 응력 S1에 나타내어 있는 것과 같이, 발광 단면 B측에서 발생하는 응력은 완화되어, 발광 단면 A측의 응력과 거의 동일한 레벨로 되어 있는 것을 알 수 있다.

또한, 응력 S1에 나타내어 있는 것과 같이, 본 실시예에 관한 반도체 레이저 장치에서는, 레이저 다이오드칩(1)의 공진기 길이 L1 방향의 중앙 부근에서 발생하는 응력이 상대적으로 가장 커지지만, 종래의 반도체 레이저 장치에 있어서 대응하는 부분과 비교하면, 그것의 응력은 완화되어 있는 것을 알 수 있다.

이것을 나타낸 시뮬레이션에 따른 또 다른 결과를 도 3에 나타내었다. 도 3은, 레이저 다이오드칩(1)의 발광 단면 B측에서 발생하는 응력(SB: 도 14 중의 SB에 대응) 및 레이저 다이오드칩(1)의 공진기 길이 L1 방향의 중앙 부근에서 발생하는 응력(SC: 도 14 중의 SC에 대응)의 서브마운트의 길이(L2) 의존성을 나타낸 것이다. 또한, 횡축은 레이저 다이오드칩의 공진기 길이 L1을 1로 하였다.

도 3에 나타낸 것과 같이, 응력 SC에서는, 서브마운트의 길이 L2가 짧아짐에 따라, 서서히 상대적으로 작아지게 되는 것을 알 수 있다. 또한, 응력 SB에서도 그것의 경향이 동일하지만, 서브마운트의 길이 L2가 어떤 길이보다도 짧아지면, 응력 SC보다도 상대적으로 작아지게 되는 것을 알 수 있다. 즉, 레이저 다이오드칩(1)의 공진기 길이 L1 방향의 중앙 부근에서 발생하는 응력이 상대적으로 가장 크지만, 종래의 반도체 레이저 장치와 비교하면 상대적으로 작아지게 된다.

이상 설명한 것과 같이, 본 실시예에 관한 반도체 레이저 장치에서는, 서브마운트의 길이 L2를, 레이저 다이오드칩(1)의 공진기 길이 방향의 길이 L1과 실질적으로 동일한 길이로 하고, 더구나, 서브마운트(2)의 전단면 C 및 후단면 D를 레이저 다이오드칩(1)의 발광 단면 A 및 B와 동일평면 내에 각각 배치시킴으로써, 종래의 반도체 레이저 장치의 경우보다도, 레이저 다이오드칩 내부에 발생하는 응력으로서, 특히 발광 단면 B측에 발생하는 응력이 완화되어, 발광 단면 A측에서 발생하는 응력과 상대적으로 동일한 레벨로 할 수 있다. 이것은, 서브마운트(2)에 의해 레이저 다이오드칩(1)이 잡아당겨지는 힘이 감소하기 때문이라고 생각된다. 그 결과, 레이저 다이오드칩(1)의 열화를 방지할 수 있고, 나아가서는 반도체 레이저 장치의 수명을 연장시킬 수 있다.

(실시예 2)

본 발명의 실시예 2에 관한 반도체 레이저 장치에 관해 도면을 사용하여 설명한다. 도 4를 참조하면, 본 실시예에 관한 반도체 레이저 장치에서는, 레이저 다이오드칩(1)은 서브마운트(2)의 상부면 상에 땜납에 의해 접합되어 있다. 그것의 서브마운트(2)는 블록(3) 상에 땜납제에 의해 접합되어 있다. 특히, 본 실시예에 관한 반도체 레이저 장치에서는, 레이저 다이오드칩(1)의 발광 단면 A가 서브마운트(2)의 전단면 C보다 소정의 길이 T1 만큼 돌출되어 배치되어 있다. 이것에 의해, 본 실시예에 관한 반도체 레이저 장치에서는, 발광 단면 A측에 발생하는 응력을 더욱 완화시킬 수 있다. 이것에 대해 설명한다.

먼저, 시뮬레이션에 의해, 발광 단면 A가 서브마운트(2)의 전단면 C보다 돌출된 길이 T1과 발광 단면 A측에 발생하는 응력(도 14 중의 SA에 발생하는 응력)과의 관계에 대해 평가한 결과를 도 5에 나타내었다. 또한, 시뮬레이션에 사용된 영률 물성상수 등은, 실시예 1에 있어서 사용된 조건과 동일한 조건을 적용하는 동시에, 각 부재의 치수로서 본 실시예의 구조에 적합한 치수를 선택하여 사용하였다.

도 5에 있어서, 횡축은 돌출 길이 T1의 레이저 다이오드칩(1)의 공진기 길이 L1에 대한 비율을 나타내고 있다. 종축은 응력의 상대적인 강도를 나타내고, 특히, 돌출 길이 T1이 0㎛인 경우에 있어서의 응력을 1로 하였다.

도 5에 나타낸 것 같이, 발광 단면 A측에서 발생하는 응력은, 발광 단면 A가 서브마운트(2)의 전단면 C보다 돌출함에 따라, 그것의 크기가 상대적으로 작아지게 되는 것을 알 수 있다. 그리고, 그 돌출 길이 T1이 길어지면, 상대적으로 응력은 커지고, 돌출 길이 T1에 대한 레이저 다이오드칩의 공진기 길이 L1에 대한 비율이 약 0.15일 때, 응력은 돌출 길이 T1이 0㎛인 경우에 있어서의 응력의 크기와 상대적으로 동일한 레벨로 되는 것을 알았다. 그리고, 돌출 길이 T1이 더욱 길어지면, 응력은 상대적으로 더욱 커지는 것이 판명되었다. 이것은, 레이저 다이오드칩(1)이 서브마운트와 접합되어 있는 부분이 접합되어 있지 않은 부분(발광 단면부분)을 잡아당기기 때문이라고 생각된다. 그러나, 더욱 돌출 길이 T1이 길어지면 발광 단면 부분은 개방되기 때문에 응력은 완화한다고 생각된다.

이상에 의해, 발광 단면 A측에 발생하는 응력을 완화하는데에는, 발광 단면 A가 서브마운트(2)의 전단면 C로부터 돌출하는 길이 T1로서, 레이저 다이오드칩(1)의 공진기 길이 L1의 약 15% 이하로 억제하지 않으면 안되는 것을 알았다. 그리고, 도 5에 나타낸 결과로부터, 응력을 효과적으로 완화하기 위해서는, 그것의 길이 T1은 공진기 길이 L1의 3% 이상 7% 이하인 것이 바람직하다는 것을 알았다.

예를 들면, 본 실시예에 관한 반도체 레이저 장치의 레이저 다이오드칩(1)으로서, 공진기 길이 L1을 300㎛으로 설정한 경우에는, 돌출 길이 T1은 45㎛ 이하로억제하는 것이 바람직하며, 약 10∼20㎛로 설정하는 것이 레이저 다이오드칩(1)에 발생하는 응력을 가장 효과적으로 완화하는 데에 바람직하다.

(실시예 3)

본 발명의 실시예 3에 관한 반도체 레이저 장치에 대해 도면을 사용하여 설명한다. 실시예 2에 관한 반도체 레이저 장치에서는, 레이저 다이오드칩(1)의 발광 단면 A가 서브마운트(2)의 전단면 C보다 소정의 길이 만큼 돌출되어 있다.

본 실시예에서는, 도 6에 나타낸 것 같이, 발광 단면 A에 덧붙여, 발광 단면 B도 서브마운트(2)의 후단면 D에서 돌출되어 구성되어 있다. 이것 이외의 구성에 대해서는, 도 4에 나타낸 반도체 레이저 장치와 동일하다. 이와 같이 구성된 반도체 발광장치에서는, 발광 단면 A측에 발생하는 응력에 덧붙여, 발광 단면 B측에서 발생하는 응력도 완화할 수 있다.

이것에 대해 설명한다. 시뮬레이션에 의해, 발광 단면 B가 서브마운트(2)의 후단면 D보다 돌출된 길이 T2와 발광 단면 B측에 발생하는 응력(도 14 중의 SB에서 발생하는 응력)과의 관계에 대해 평가한 결과를 도 7에 나타내었다. 또한, 시뮬레이션에 사용된 영률 등의 물성상수 등은, 실시예 1에서 사용한 조건과 동일한 조건을 적용하는 동시에, 각 부재의 치수로서 본 실시예의 구조에 적합한 치수를 선택하여 사용하였다.

도 7에 있어서, 횡축은 돌출 길이 T2의 레이저 다이오드칩(1)의 공진기 길이 L1에 대한 비율을 나타내고 있다. 종축은 응력의 상대적인 강도를 나타내고, 특히,돌출 길이 T2가 0㎛인 경우에 있어서 발광 단면 B측에 발생하는 응력을 1로 하였다.

도 7에 나타낸 것과 같이, 발광 단면 B측에서 발생하는 응력의 돌출 길이 T2에 대한 의존성의 경향은, 실시예 2에서 설명한 도 5에 나타낸 경향과 동일한 경향을 나타내었다. 즉, 발광 단면 A가 서브마운트(2)의 후단면 D보다 도출함에 따라, 그것의 크기가 상대적으로 일단 작아지고, 그후 커지는 경향을 나타내었다. 그것의 돌출 길이 T2에 대한 레이저 다이오드칩(1)의 공진기 길이 L1에 대한 비율이 약 0.15일 때, 응력은 돌출 길이 T2가 0㎛인 경우에 있어서의 응력의 크기와 동일한 레벨로 되는 것을 알았다. 그리고, 돌출 길이 T2가 더욱 길어지면, 응력은 상대적으로 더욱 커지게 되는 것을 알았다. 또한, 발광 단면 A가 서브마운트(2)의 전단면 C보다 돌출된 길이 T1에 의해서는, 발광 단면 B측에 발생하는 응력에 큰 차이는 허용되지 않았다.

도 7의 결과에 덧붙여, 다시, 레이저 다이오드칩(1)의 중앙부에 발생하는 응력 SC(도 14 중의 SC에 대응)를 평가한 결과를 도 8에 나타내었다. 도 8에 나타낸 것 같이, 중앙부에서 발생하는 응력은, 발광 단면 B가 돌출 길이 T2가 길어짐에 따라 서서히 감소한다. 그리고, 발광 단면 B의 돌출 길이 T2의 레이저 다이오드칩(1)의 공진기 길이의 길이 L1에 대한 비율이 약 0.15보다 커지면, 응력 SC는 발광 단면 B측에 발생하는 응력 SB보다도 상대적으로 작아지는 것을 알았다.

이상에 의해, 발광 단면 B측에 발생하는 응력을 완화하기 위해서는, 발광 단면 B가 서브마운트(2)의 후단면 D로부터 도출된 돌출 길이 T2로서, 레이저 다이오드칩(1)의 공진기 길이 L1의 약 15% 이하로 억제하지 않으면 안되는 것을 알았다. 그리고, 그 응력을 효과적으로 완화하기 위해서는, 그것의 길이 T2를 공진기 길이 L1의 3% 이상 7% 이하로 설정하는 것이 바람직하다는 것을 알았다.

예를 들면, 본 실시예에 관한 반도체 레이저 장치의 레이저 다이오드칩(1)으로서, 공진기 길이 L1을 300㎛으로 설정한 경우에는, 실시예 2의 결과에 맞추어, 레이저 다이오드칩(1)의 발광 단면 A, B를, 각각 서브마운트(2)의 전단면 C, 후단면 D보다 도출시키는 돌출 길이 T1, T2로서, 각각 약 45㎛ 이하로 억제하는 것이 바람직하다. 그리고, 응력을 가장 효과적으로 완화하기 위해서는, 각각의 돌출 길이를 약 10∼20㎛으로 설정하는 것이 바람직하다. 전술한 반도체 레이저 장치에서는, 레이저 다이오드칩의 열화가 억제되고, 나아가서는 반도체 레이저 장치의 수명을 연장할 수 있다.

또한, 전술한 각 실시예에서는, 서브마운트로서 실리콘을 예로 들고, 블록으로서 철을 예로 들며, 땜납제(Au 0.8 Sn 0.2 : 중량 비율)를 예로 들었지만, 이 이외에, 서브마운트로서 SiC, AlN 등을 사용하여도 좋다. 블록으로서는 동, 은, 몰리브덴 등을 사용하여도 좋다. 땜납제 이외에 땜납을 사용하여도 된다.

이들 재료를 사용한 경우에도, 도 9에 나타낸 물성상수를 적용함으로써, 실시예 1 내지 3에 있어서 각각 설명한 응력의 결과와 동일한 경향이 얻어졌다. 또한, 그것의 응력의 경향은, 레이저 다이오드칩의 치수가 50×50×20㎛ 내지 5000×5000×1000㎛ 범위의 수치이며, 그리고, 서브마운트 및 블록의 치수가, 레이저 다이오드칩의 치수와 각 실시예에 나타낸 반도체 레이저 장치의 형상에 대응한적당한 치수이면, 동일한 경향을 나타내는 것이 판명되었다.

더구나, 레이저 다이오드칩으로서, GaAs계의 단파장용의 레이저 다이오드칩을 예로 들었지만, 이 이외에, AlGaInP계의 적색의 레이저 다이오드칩이나 InP계의 장파장용의 레이저 다이오드칩에 대해서도 본 실시예 1 내지 3에서 설명한 응력의 결과와 동일한 경향을 나타내었다.

본 명세서에 개시된 실시예는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것은 아닌 것으로 고려되어야 할 것이다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니고 특허청구범위에 의해 표시되며, 특허청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

본 발명의 일 국면에 있어서의 반도체 발광장치에 따르면, 보조기재부의 전단면 및 후단면은, 발광부의 한쪽의 발광 단면 및 다른 쪽의 발광 단면과 각각 동일 평면 내에 있다. 이에 따라, 발광부와 보조기재부의 접합 근방의 각각의 발광 단면측 발광부의 내부에 있어서, 조립시에 발생하는 응력이 완화되어, 거의 동일한 레벨로 된다. 그 결과, 반도체장치의 발광부의 열화를 억제할 수 있다.

본 발명의 또 다른 국면에 있어서의 반도체 발광장치에 따르면, 보조기재부의 전단면이, 한쌍의 발광 단면 사이의 길이의 15% 이하의 길이를 갖고, 한쪽의 발광 단면보다도 발광부의 내부측으로 후퇴하고 있다. 이에 따라, 한쪽의 발광 단면측의 발광부와 보조기재부와의 접합 근방의 발광부의 내부에서 발생하는 응력이,한쪽의 발광 단면과 전단면이 동일평면 내에 위치하고 있는 경우에서의 응력보다도 완화된다. 그 결과, 반도체장치의 발광부의 열화를 효과적으로 억제할 수 있다.

바람직하게는, 보조기재부의 후단면은, 한쌍의 발광 단면 중의 다른 쪽의 발광 단면보다도 발광부의 내부측으로 제 2 길이 큼 후퇴하고 있다. 그것의 제 2 길이는, 한쌍의 발광 단면 사이의 길이의 15% 이하인 것에 의해, 다른 쪽의 발광 단면측에 발생하는 응력도 한쪽의 발광 단면측에 발생하는 응력의 경우와 마찬가지로 완화된다. 그 결과, 반도체장치의 발광부의 열화를 더욱 효과적으로 억제할 수 있다.

더구나, 바람직하게는, 제 1 및 제 2 길이는, 각각 한쌍의 발광 단면 사이의 길이의 3% 이상 7% 이하인 것에 의해, 한쪽의 발광 단면측 또는 다른 쪽의 발광 단면측의 발광부와 보조기재부의 접합 근방 발광부의 내부에서, 조립시에 발생하는 응력이 더욱 완화된다. 그 결과, 반도체 발광장치의 발광부의 열화를 더욱 효과적으로 억제할 수 있다.

Claims (3)

1. 기재부(3)와,

   상기 기재부(3) 상에 접합되고, 전단면(C), 후단면(D) 및 상부면을 갖는 보조기재부(2)와,

   상기 보조기재부(2)의 상기 상부면 상에 접합되고, 전후로 서로 마주보는 빛을 발생하는 한쌍의 발광 단면(A, B)을 갖는 발광부(1)를 구비하고,

   상기 전단면(C)은, 한쌍의 상기 발광 단면(A, B)의 한쪽의 발광 단면과 실질적으로 동일 평면 내에 위치하고, 상기 후단면은 다른 쪽 발광 단면과 실질적으로 동일 평면 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광장치.
2. 기재부(3)와,

   상기 기재부(3) 상에 접합되고, 전단면(C), 후단면(D) 및 상부면을 갖는 보조기재부(2)와,

   상기 보조기재부(2)의 상기 상부면 상에 접합되고, 전후로 서로 마주보는 빛을 발생하는 한쌍의 발광 단면(A)을 갖는 발광부(1)를 구비하고,

   상기 보조기재부(2)의 상기 전단면(C)은, 한쌍의 상기 발광 단면 중의 한쪽의 발광 단면(A)보다도 상기 발광부(1)의 내부측으로 제 1 길이(T1) 만큼 후퇴하며,

   상기 제 1 길이(T1)는, 한쌍의 상기 발광 단면 사이의 길이(L1)의 15% 이하인 것을 특징으로 하는 반도체 발광장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 보조기재부(2)의 상기 후단면(D)은, 한쌍의 상기 발광 단면 중의 한쪽의 발광 단면(B)보다도 상기 발광부(1)의 내부측으로 제 2 길이(T2) 만큼 후퇴하고,

   상기 제 2 길이(T2)는, 한쌍의 상기 발광 단면 사이의 길이(L1)의 15%이하인 것을 특징으로 하는 반도체 발광장치.