WO2021100485A1 - 光半導体装置 - Google Patents

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WO2021100485A1
WO2021100485A1 PCT/JP2020/041466 JP2020041466W WO2021100485A1 WO 2021100485 A1 WO2021100485 A1 WO 2021100485A1 JP 2020041466 W JP2020041466 W JP 2020041466W WO 2021100485 A1 WO2021100485 A1 WO 2021100485A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optical semiconductor
semiconductor device
submount
semiconductor laser
laser array
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/041466
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
佳昭 松田
笠井　輝明
菱田　光起
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by パナソニックＩｐマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Publication of WO2021100485A1 publication Critical patent/WO2021100485A1/ja

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES 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
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings

Definitions

  • the present invention relates to an optical semiconductor device, and more particularly to an optical semiconductor device including a submount and an optical semiconductor element mounted on the upper surface thereof via a metal brazing material.
  • an optical semiconductor element represented by a semiconductor laser element is bonded and mounted on the upper surface of a submount using a metal brazing material such as a gold-tin alloy (hereinafter referred to as AuSn alloy) as an adhesive.
  • AuSn alloy gold-tin alloy
  • Patent Document 1 discloses a configuration in which a front end portion of an optical semiconductor element provided with a light emitting portion is arranged so as to project outward from the front surface of the submount. Further, a fillet made of a metal brazing material is formed from the lower surface of the optical semiconductor element protruding from the submount to the front surface of the submount to strengthen the bonding between the optical semiconductor element and the submount. Further, heat is radiated to the outside from the light emitting portion via the fillet.
  • Patent Document 2 discloses a configuration in which the material of the metal brazing material as the adhesive layer is changed between the light emitting portion of the optical semiconductor element and the other portion. By making the melting point of the metal brazing material provided on the light emitting portion side higher than that of the other parts, the metal brazing material wets and spreads on the light emitting portion side when the optical semiconductor element and the submount are joined, and the light is emitted. It prevents the surface from being covered.
  • the amount of heat generated at the light emitting part is the largest. Further, when the light output of the optical semiconductor element is large, the amount of heat generated at the light emitting portion also increases accordingly.
  • Patent Document 1 does not disclose at all about the destruction of the optical semiconductor element due to such stress concentration and the preventive measures thereof.
  • the present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to provide an optical semiconductor device in which the concentration of stress applied from a fillet to a light emitting portion of an optical semiconductor element is relaxed.
  • the optical semiconductor device is an optical semiconductor device including at least a submount and an optical semiconductor device mounted on the upper surface of the submount via a metal brazing material. From a top view, the light emitting portion of the optical semiconductor element is arranged so as to project outward from the front surface of the sub mount, and a fillet made of the metal brazing material is formed from the front surface of the sub mount to the lower surface of the light emitting portion. On the surface of the optical semiconductor element, a plurality of recesses extending along a direction intersecting the front end surface of the optical semiconductor element are arranged at intervals in a direction parallel to the front end surface. It is formed, and is characterized in that a surface electrode formed on the surface of the optical semiconductor element and the metal brazing material are bonded to each other.
  • heat can be efficiently dissipated from the light emitting part to the sub mount or the external atmosphere via the fillet. Further, it is possible to prevent the optical semiconductor element from being destroyed by concentrating the tensile stress applied from the fillet on a part of the light emitting portion. In addition, it is possible to suppress a decrease in the operating life of the optical semiconductor element.
  • optical semiconductor device of the present invention it is possible to suppress the destruction of the optical semiconductor element and the reduction of the operating life.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view taken along the line IVB-IVB of FIG. 4A.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view taken along the line IVC-IVC of FIG. 4A. It is sectional drawing which explains the manufacturing method of the optical semiconductor device. It is sectional drawing which explains the manufacturing method of the optical semiconductor device. It is sectional drawing which explains the manufacturing method of the optical semiconductor device.
  • FIG. 11A is a schematic cross-sectional view taken along the line XIB-XIB of FIG. 11A.
  • 11A is a schematic cross-sectional view taken along the line XIC-XIC of FIG. 11A. It is sectional drawing of the uneven part which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. It is sectional drawing of the uneven part which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. It is sectional drawing of the uneven part for comparison. It is sectional drawing of the uneven part for comparison. It is sectional drawing of another uneven part for comparison. It is sectional drawing of the uneven part for comparison.
  • FIG. 1 is a schematic view of the optical semiconductor device according to the present embodiment as viewed from the front side
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the vicinity of the light emitting portion of the optical semiconductor device
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor optical resonator. The figures are shown respectively.
  • 4A shows a schematic plan view of the uneven portion
  • FIG. 4B shows a schematic cross-sectional view taken along the IVB-IVB line of FIG. 4A
  • FIG. 4C shows a schematic cross-sectional view taken along the IVC-IVC line of FIG. 4A.
  • FIGS. 1 and 2 For convenience of explanation, the structure of the semiconductor laser array 20 is partially omitted in FIGS. 1 and 2. Further, in the drawings shown below, the structures of the optical semiconductor device 100 and each part are exemplified as schematic views. Therefore, in each figure, the shape, position, arrangement relationship, and dimensions of each part are different from the actual relationships.
  • the resonator direction of the semiconductor optical resonator 30 is referred to as a front-rear direction
  • the arrangement direction of the recess 41 or the groove 36a is referred to as a left-right direction
  • the directions orthogonal to the front-rear direction and the left-right direction are referred to as a vertical direction.
  • the side provided with the light emitting surface may be referred to as a front
  • the opposite side may be referred to as a rear.
  • the side provided with the semiconductor optical resonator 30 may be referred to as the upper side
  • the side provided with the submount 10 may be referred to as the lower side.
  • the side provided with the front surface electrode 38 is the upper side
  • the side provided with the back surface electrode 37 is the lower side.
  • the optical semiconductor device 100 has a semiconductor laser array 20, a submount 10, and a metal brazing material 50, and the semiconductor laser array 20 is interposed on the upper surface of the submount 10 via the metal brazing material 50.
  • the front side of the semiconductor laser array 20 is arranged so as to project outward from the front surface of the submount 10 in a top view.
  • the front end surface 21a of the semiconductor laser array 20 is a light emitting surface from which laser light is emitted, and a portion protruding outward from the front surface of the submount 10 corresponds to a light emitting portion 21 of the semiconductor laser array 20.
  • a fillet 51 made of a metal brazing material 50 is formed from the front surface of the submount 10 to the lower surface of the light emitting portion 21.
  • the semiconductor laser array 20 is an end face radiation type optical semiconductor element in which a plurality of semiconductor optical resonators 30 for each unit light emitting unit shown in FIG. 3 are arranged at predetermined intervals along the left-right direction.
  • the semiconductor laser array 20 of the present embodiment is a so-called laser diode bar (LD bar) having a structure in which 42 semiconductor optical resonators 30 as one unit light emitting unit are integrated.
  • the number of semiconductor optical resonators 30 included in the semiconductor laser array 20 can be changed as appropriate.
  • the first clad layer 32, the active layer 33, the second clad layer 34, the current constriction layer 35, and the contact layer 36 are laminated in this order on the surface of the substrate 31.
  • the semiconductor laminate 30A is formed.
  • Each layer of the substrate 31 and the semiconductor laminate 30A is made of a compound semiconductor material.
  • a front electrode 38 is formed on the surface of the contact layer 36 which is the surface of the semiconductor laminate 30A, and a back electrode 37 is formed on the back surface of the substrate 31.
  • the contact layer 36 is in ohmic contact with the front electrode 38, and the back surface of the substrate 31 is in ohmic contact with the back electrode 37.
  • a current is injected into the active layer 33 via the contact layer 36 and the second clad layer 34 in contact with the contact layer 36, and the current is injected.
  • the current is confined by the current constriction layer 35 in a direction parallel to the active layer.
  • a dielectric reflective layer (not shown) in which dielectric films having different reflectances are laminated is formed on the front end surface 21a and the rear end surface 22 of the semiconductor optical resonator 30, and the semiconductor optical resonator 30 is a laser. It constitutes an optical cavity.
  • the laser beam is emitted from the front end surface 21a side, which has a lower reflectance than the rear end surface 22 side.
  • a plurality of groove portions 36a extending in the front-rear direction from the front end surface 21a to the rear end surface 22 are formed in the contact layer 36 at intervals in the left-right direction.
  • a surface electrode 38 is formed on the surface of the contact layer 36, and the surface of the semiconductor laser array 20 has a plurality of concave portions 41 corresponding to the groove portions 36a and a plurality of convex portions 42 sandwiched between the concave portions 41 adjacent to each other.
  • the uneven portion 40 is formed.
  • the uneven portion 41 is formed over almost the entire surface of the semiconductor laser array 20.
  • the thickness of the contact layer 36 is 1 ⁇ m, and the depth of the groove 36a is 0.5 ⁇ m.
  • the thickness of the surface electrode 38 is 0.5 ⁇ m.
  • the width of the semiconductor laser array 20 in the left-right direction is about 10 mm, and the length in the front-rear direction is about 4 mm.
  • the width of one semiconductor optical resonator 30 in the left-right direction is 225 ⁇ m, and the width of the surface electrode 38 in the left-right direction is 185 ⁇ m.
  • the width of the groove portion 36a in the left-right direction is 5 ⁇ m, and this value is constant from the front end surface 21a to the rear end surface 22 of the semiconductor laser array 20.
  • the distance between the groove portions 36a adjacent to each other is 3 ⁇ m, which is constant from the front end surface 21a to the rear end surface 22.
  • the width W1 of the concave portion 41 of the concave-convex portion 40 in the left-right direction becomes 4 ⁇ m
  • a maximum of 20 pairs of uneven structures will be included in one semiconductor optical resonator 30.
  • constant means constant including the processing tolerance of the member, and does not mean constant in a strict sense.
  • the surface electrode 38 has a three-layer structure in which the adhesion layer 38a, the diffusion prevention layer 38b, and the conductive adhesive layer 38c are laminated in this order.
  • the adhesion layer 38a is made of Ti (titanium) and is provided to ensure the adhesion between the contact layer 36 and the surface electrode 38.
  • the diffusion prevention layer 38b is made of Pt (platinum) and is provided to prevent the metal constituting the conductive adhesive layer 38c and the metal brazing material 50 from diffusing into the semiconductor optical resonator 30.
  • the conductive adhesive layer 38c is made of an Au or AuSn alloy so as to be formed of a metal layer corresponding to solder bondability, and is an adhesive layer with a metal brazing material 50 provided on the submount 10 as will be described later.
  • the adhesion layer 38a and the diffusion prevention layer 38b are each made of a conductive metal, but have a higher resistivity than gold or the like. By using Au or AuSn alloy for the conductive adhesive layer 38c, the electrical resistance of the surface electrode 38 can be reduced.
  • the back surface electrode 37 has a three-layer structure in which the adhesion layer 37a, the diffusion prevention layer 37b, and the conductive layer 37c are laminated in this order.
  • the adhesion layer 37a is made of Ti (titanium)
  • the diffusion prevention layer 37b is made of Pt (platinum)
  • the conductive layer 37c is made of Au so as to be a metal layer corresponding to the connectivity with Au wire.
  • the submount 10 is a plate-shaped member made of a conductive material, and the material thereof is, for example, a copper tungsten alloy (CuW).
  • CuW copper tungsten alloy
  • the metal brazing material 50 is made of AuSn alloy, patterned in a predetermined shape, and provided on the upper surface of the submount 10.
  • FIGS. 5A, 5B, and 5C show schematic cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an optical semiconductor device. For convenience of explanation, only a part of the manufacturing method of the optical semiconductor device 100 is shown in FIGS. 5A, 5B, and 5C. Further, only one semiconductor optical resonator 30 of the semiconductor laser array 20 is shown, and the semiconductor layers other than the current constriction layer 35 and the contact layer 36 and the back surface electrode 37 are not shown.
  • a semiconductor laser array 20 formed up to the contact layer 36 is prepared, and the contact layer 36 is etched to half its thickness using a mask pattern (not shown) (FIG. 5A).
  • the depth of the groove 36a is set to 0.5 ⁇ m, which is half the thickness of the contact layer 36, so that the groove 36a completely stays inside the contact layer 36 having a thickness of 1 ⁇ m. It is said.
  • the width of the groove 36a in the left-right direction is 5 ⁇ m, and the distance between the groove 36a adjacent to each other is 3 ⁇ m.
  • Titanium, platinum, and AuSn alloy are formed in this order on the surface of the contact layer 36 on which the groove 36a is formed, and further patterning is performed to form the surface electrode 38 (FIG. 5B). Since the thickness of the surface electrode 38 is 0.5 ⁇ m, at this point, the width of the concave portion 41 in the left-right direction and the width of the convex portion 42 in the left-right direction are both 4 ⁇ m.
  • the metal brazing material 50 is pre-patterned into a predetermined shape.
  • the semiconductor laser array 20 is placed on the metal brazing material 50 with the surface electrode 38 facing down.
  • the submount 10 and the semiconductor laser array 20 are heated while pressing the semiconductor laser array 20 toward the metal brazing material 50, and the surface electrode 38 and the metal brazing material 50 are joined (FIG. 5C).
  • the optical semiconductor device 100 includes at least a submount 10 and a semiconductor laser array 20 (optical semiconductor element) mounted on the upper surface of the submount 10 via a metal brazing material 50. ing.
  • the light emitting portion 21 of the semiconductor laser array 20 is arranged so as to project outward from the front surface of the submount 10.
  • a fillet 51 made of a metal brazing material 50 is formed from the front surface of the submount 10 to the lower surface of the light emitting portion 21.
  • the part 40 is formed.
  • the surface electrode 38 formed on the surface of the semiconductor laser array 20 and the metal brazing material 50 are joined.
  • the light emitting portion 21 of the semiconductor laser array 20 is projected outward from the front surface of the submount 10, and a fillet 51 is formed on the lower surface of the light emitting portion 21.
  • heat can be efficiently dissipated from the light emitting unit 21 to the sub mount 10 and the external atmosphere.
  • the uneven portion 40 on the surface of the semiconductor laser array 20, it is possible to prevent the tensile stress applied from the fillet 51 from being concentrated on a part of the light emitting portion 21 of the semiconductor laser array 20. This will be further described with reference to FIGS. 6A and 6B.
  • FIG. 6A shows the state of stress concentration in the optical semiconductor device for comparison
  • FIG. 6B shows the state of stress concentration in the optical semiconductor device according to the present embodiment.
  • the semiconductor laser array 20 shown in FIG. 6A is the same as the semiconductor laser array 20 shown in FIGS. 1 to 4C, except that the groove portion 36a is not formed in the contact layer 36 and as a result, the uneven portion 40 is not provided. It has the same structure.
  • the metal brazing material 50 is once melted and softened, and then cooled and solidified.
  • tensile stress is concentrated in the portion of the light emitting portion 21 of the semiconductor laser array 20 where the end portion of the fillet 51 is located, and the semiconductor constituting the semiconductor laser array 20 is formed. It acts as a shear stress on the material.
  • this shear stress exceeds the fracture point of the semiconductor material, cracks occur in the front end surface 21a, which is the light emitting surface of the semiconductor laser array 20, and the semiconductor laser array 20 is destroyed. That is, there is a risk that the initial failure of the semiconductor laser array 20 will increase and the operating life will be shortened. Further, even if the shear stress does not exceed the above-mentioned fracture point, a large strain is generated in the semiconductor laser array 20, and for example, the optical axis of the laser beam may deviate from a predetermined position.
  • the optical semiconductor device 100 of the present embodiment As shown in FIG. 6B, tensile stress is concentrated in the vicinity of the side surface of each recess 41. Therefore, when the entire light emitting portion 21 in contact with the fillet 51 is viewed, the tensile stress is evenly applied. Therefore, as shown in FIG. 6A, it is possible to prevent the tensile stress from being concentrated and applied to the semiconductor laser array 20 at the end of the fillet 51. That is, the shear stress applied to the semiconductor laser array 20 is relaxed. As a result, it is possible to prevent the semiconductor laser array 20 from being destroyed. Further, it is possible to suppress the occurrence of large distortion in the semiconductor laser array 20 and suppress the optical axis deviation of the laser beam.
  • about 20 recesses 41 are formed on substantially the entire surface of the contact layer 36 of the semiconductor optical resonator 30, and about 40 side surfaces of each recess 41 are provided per semiconductor optical resonator 30. .. Further, these side surfaces are arranged at equal intervals in the left-right direction.
  • the stress distribution in the light emitting portion 21 covered with the fillet 51 is made smaller than 50 GPa per one corner.
  • the stress concentrated on the end portion of the fillet 51 can be controlled to be smaller than, for example, a rigidity of 75.5 GPa, which is a fracture point of the semiconductor material constituting the contact layer 36, and the semiconductor laser array 20 can be controlled. Destruction is suppressed.
  • the recess 41 extends from the front end surface 21a of the semiconductor laser array 20 to the rear end surface 22, and the width of the recess 41 in the left-right direction is constant from the front end surface 21a to the rear end surface 22.
  • the uneven portion 40 is provided by forming a plurality of groove portions 36a on the contact layer 36 of the semiconductor laser array 20 at predetermined intervals in the left-right direction parallel to the front end surface 21a.
  • a plurality of groove portions 36a are provided in the contact layer 36, and a surface electrode 38 is formed on the groove portions 36a so that the thickness becomes constant. Therefore, the joint area between the surface electrode 38 and the metal brazing material 50 is increased, and the thermal resistance of the joint portion can be reduced. In the example shown in this embodiment, the joint area is increased to 113% and the thermal resistance at the joint portion can be reduced by about 12% as compared with the case shown in FIG. 6A. The thermal resistance was about 2.9 ⁇ 10 -3 ° C / W.
  • the thermal resistance at the joint between the surface electrode 38 and the metal brazing material 50 is reduced, the heat dissipation efficiency from the semiconductor laser array 20 to the submount 10 can be improved. As a result, the tensile stress applied to the light emitting portion 21 from the fillet 51 can be further reduced.
  • the protrusion length of the semiconductor laser array 20 from the front surface of the submount 10 can be shortened, and the area of the fillet 51 in contact with the lower surface of the light emitting portion 21 can be reduced.
  • the distortion generated in the semiconductor laser array 20 can be reduced, and for example, the optical axis deviation of the laser beam can be suppressed. Further, the stress received by the semiconductor laser array 20 at the end of the fillet 51 is also reduced, and it is possible to suppress the decrease in the operating life of the semiconductor laser array 20.
  • FIG. 7 shows a schematic cross-sectional view of the semiconductor optical resonator according to the present modification
  • FIGS. 8A, 8B and 8C show a schematic cross-sectional view illustrating a method of forming a surface electrode.
  • FIGS. 7, 8A, 8B, and 8C the same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • FIGS. 8A, 8B and 8C only one semiconductor optical resonator 30 of the semiconductor laser array 20 is shown, and the semiconductor layers other than the current constriction layer 35 and the contact layer 36 and the back surface electrode 37 are not shown. To do.
  • the side provided with the front surface electrode 38 is the upper side
  • the side provided with the back surface electrode 37 is the lower side.
  • the semiconductor laser array 20 shown in this modification is different from the semiconductor laser array 20 shown in the first embodiment in that the surface electrode 38 itself is provided with the uneven portion 40 without providing the groove portion 36a on the surface of the contact layer 36. Therefore, the laminated structure of the semiconductor laminate 30A is the same as that shown in the first embodiment.
  • the electrode stripe 38d extends from the front end surface 21a of the semiconductor laser array 20 to the rear end surface 22, and has a width of 3 ⁇ m in the left-right direction.
  • the distance between the electrode stripes 38d adjacent to each other is 5 ⁇ m, and the height of the electrode stripes 38d is 0.5 ⁇ m.
  • platinum as the second diffusion prevention layer 38e and gold or AuSn alloy as the conductive adhesive layer 38c are formed so as to cover the surfaces of the plurality of electrode stripes 38d, and the surface electrode 38 is completed.
  • the sum of the thicknesses of the second diffusion prevention layer 38e and the conductive adhesive layer 38c is 0.5 ⁇ m. Therefore, when the surface electrode 38 is completed, the width of the concave portion 41 in the left-right direction and the width of the convex portion 42 in the left-right direction are both 4 ⁇ m.
  • the surface of the electrode stripe 38d is covered with platinum having a melting point higher than that of the AuSn alloy.
  • the melting point of platinum is 1,768 ° C. Since the bonding temperature between the metal brazing material 50 and the adhesive conductive layer 38c is lower than 500 ° C., platinum does not soften or deform during bonding, and the shape of the electrode stripe 38d hardly changes. Therefore, the joint area between the surface electrode 38 and the metal brazing material 50 is increased by a portion corresponding to the sum of the areas of both side surfaces of each electrode stripe 38d.
  • the joint area between the surface electrode 38 and the metal brazing material 50 increases, so that the heat at the joint portion between the surface electrode 38 and the metal brazing material 50 increases. Resistance can be reduced. Further, the heat dissipation efficiency from the semiconductor laser array 20 to the submount 10 can be improved. As a result, the tensile stress applied to the light emitting portion 21 from the fillet 51 can be further reduced.
  • the protrusion length of the semiconductor laser array 20 from the front surface of the submount 10 can be shortened, and the area of the fillet 51 in contact with the lower surface of the light emitting portion 21 can be reduced.
  • the distortion generated in the semiconductor laser array 20 can be reduced, and for example, the optical axis deviation of the laser beam can be suppressed. Further, the stress received by the semiconductor laser array 20 at the end of the fillet 51 is also reduced, and it is possible to suppress the decrease in the operating life of the semiconductor laser array 20.
  • FIG. 9 shows a schematic cross-sectional view of the semiconductor optical resonator according to this modification.
  • the same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • the side provided with the front surface electrode 38 is the upper side
  • the side provided with the back surface electrode 37 is the lower side.
  • the semiconductor optical resonator 30 of this modification is different from the semiconductor optical resonator 30 shown in the first embodiment in that the contact layer 36 has a so-called ridge structure in which the contact layer 36 is processed into a quadrangular shape or a trapezoidal shape in a cross-sectional view. Further, in addition to the ridge electrically connected to the surface electrode 38 (hereinafter referred to as an actual ridge 36b), a plurality of ridges electrically insulated from the surface electrode 38 (hereinafter referred to as a dummy ridge 36c) are provided.
  • the semiconductor optical resonator 30 of this modification has an etching stop layer 39 between the second clad layer 34 and the contact layer 36.
  • the etching stop layer 39 is provided so that the second clad layer 34 and the active layer 33 are not processed when the contact layer 36 is etched.
  • the etching stop layer 39 is also made of a compound semiconductor material.
  • the semiconductor laminate 30A in this modification has a first clad layer 32, an active layer 33, a second clad layer 34, a contact layer 36, and an etching stop layer 39.
  • the laminated structure of the front electrode 38 and the back electrode 37 is the same as that shown in the first embodiment.
  • the current constriction layer 35a is formed of an insulating film, for example, a silicon oxide film, and covers the surface of the dummy ridge 36c.
  • the portion not covered by the current constriction layer 35a is in ohmic contact with the surface electrode 38.
  • the dummy ridge 36c and the surface electrode 38 can be reliably insulated.
  • the current injected from the surface electrode 38 can be passed through one real ridge 36b for each semiconductor optical resonator 30, the light emitting portion can be limited to one place.
  • the actual ridge 36b and the dummy ridge 36c extend from the front end surface 21a of the semiconductor laser array 20 to the rear end surface 22, and their widths in the left-right direction are constant. Further, the distance between the dummy ridges 36c adjacent to each other and the distance between the adjacent dummy ridges 36c and the actual ridge 36b are also constant from the front end surface 21a to the rear end surface 22.
  • the semiconductor laser array 20 is provided with the uneven portion 40. Further, the uneven portion 40 is formed so that the width of the convex portion 42 in the left-right direction and the width of the concave portion 41 in the left-right direction are the same.
  • the same effect as that of the configuration shown in the first embodiment is obtained. That is, it is possible to prevent the tensile stress applied from the fillet 51 from concentrating on a part of the light emitting portion 21 of the semiconductor laser array 20. As a result, it is possible to prevent the semiconductor laser array 20 from being destroyed. Further, it is possible to suppress the occurrence of large distortion in the semiconductor laser array 20 and suppress the optical axis deviation of the laser beam.
  • the joint area between the surface electrode 38 and the metal brazing material 50 is increased, the thermal resistance at the joint portion between the surface electrode 38 and the metal brazing material 50 can be reduced. Further, the heat dissipation efficiency from the semiconductor laser array 20 to the submount 10 can be improved. As a result, the tensile stress applied to the light emitting portion 21 from the fillet 51 can be further reduced.
  • the protrusion length of the semiconductor laser array 20 from the front surface of the submount 10 can be shortened, and the area of the fillet 51 in contact with the lower surface of the light emitting portion 21 can be reduced.
  • the distortion generated in the semiconductor laser array 20 can be reduced, and for example, the optical axis deviation of the laser beam can be suppressed. Further, the stress received by the semiconductor laser array 20 at the end of the fillet 51 is also reduced, and it is possible to suppress the decrease in the operating life of the semiconductor laser array 20.
  • FIG. 10 shows a schematic cross-sectional view of the semiconductor optical resonator 30 according to this modification. A schematic plan view of the uneven portion is shown.
  • the same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • the semiconductor laser array 20 of this modification is different from the semiconductor laser array 20 shown in the first embodiment in that the uneven portion 40 extends from the front end surface 21a in the front-rear direction to the intermediate portion of the semiconductor laser array 20.
  • the uneven portion 40 may be formed up to the intermediate portion of the semiconductor laser array 20, and the same effect as that of the configuration shown in the first embodiment can be obtained in this modified example. That is, it is possible to prevent the tensile stress applied from the fillet 51 from concentrating on a part of the light emitting portion 21 of the semiconductor laser array 20. As a result, it is possible to prevent the semiconductor laser array 20 from being destroyed. Further, it is possible to suppress the occurrence of large distortion in the semiconductor laser array 20 and suppress the optical axis deviation of the laser beam.
  • the uneven portion 40 extends from the front end surface 21a in the front-rear direction beyond the light emitting portion 21. By doing so, the stress concentration can be reliably relaxed in the portion of the semiconductor laser array 20 covered with the fillet 51.
  • the rate of increase in the bonding area between the surface electrode 38 and the metal brazing material 50 is smaller than in the case shown in the first embodiment. Therefore, the rate at which the area of the fillet 51 is reduced is also smaller than that shown in the first embodiment.
  • FIG. 11A is a schematic plan view of the uneven portion according to the present embodiment
  • FIG. 11B is a schematic cross-sectional view taken along the line XIB-XIB of FIG. 11A
  • FIG. 11C is a schematic cross-sectional view taken along the line XIC-XIC of FIG. 11A.
  • the figures are shown respectively.
  • FIGS. 11A to 11C the same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • the semiconductor laser array 20 of the present embodiment has the same structure as the semiconductor laser array 20 shown in FIGS. 1 to 4C except for the following points.
  • the width of the groove portions 36a adjacent to each other is continuously reduced from the front end surface 21a to the rear end surface 22.
  • W2 is 0.5 ⁇ m or more and less than 4 ⁇ m, which is the depth of the groove 36a.
  • the same effect as that of the configuration shown in the first embodiment can be obtained. That is, it is possible to prevent the tensile stress applied from the fillet 51 from concentrating on a part of the light emitting portion 21 of the semiconductor laser array 20. As a result, it is possible to prevent the semiconductor laser array 20 from being destroyed. Further, it is possible to suppress the occurrence of large distortion in the semiconductor laser array 20 and suppress the optical axis deviation of the laser beam.
  • the protrusion length of the semiconductor laser array 20 from the front surface of the submount 10 can be shortened, and the area of the fillet 51 in contact with the lower surface of the light emitting portion 21 can be reduced. This will be described further.
  • the molten metal brazing material 50 accumulates inside the recess 41 and the recess 41 is generated by the force of pressurizing the semiconductor laser array 20 toward the metal brazing material 50. It is pushed toward both ends of the.
  • the width of the recess 41 in the left-right direction decreases linearly from the front end surface 21a to the rear end surface 22, the metal brazing material 50 that moves in the recess 41 on the rear end side. The speed will increase. As a result, the metal brazing material 50 flows from the front end side to the rear end side in each recess 41.
  • the amount of the metal brazing material 50 that wraps around the lower surface of the light emitting portion 21 is smaller than that of the optical semiconductor device 100 shown in the first embodiment, and the probability that the metal brazing material 50 adheres to the light emitting surface is reduced. As a result, it is possible to suppress the occurrence of initial defects in the optical semiconductor device 100, and it is possible to reduce the manufacturing cost of the optical semiconductor device 100.
  • the amount of the metal brazing material 50 that wraps around the lower surface of the light emitting portion 21 is reduced, the area where the fillet 51 covers the lower surface of the light emitting portion 21 is also reduced.
  • the protrusion length of the semiconductor laser array 20 from the front surface of the submount 10 can be shortened.
  • the area of the fillet 51 the distortion generated in the semiconductor laser array 20 can be reduced, and for example, the optical axis deviation of the laser beam can be suppressed.
  • the stress received by the semiconductor laser array 20 at the end of the fillet 51 is also reduced, and it is possible to suppress the decrease in the operating life of the semiconductor laser array 20.
  • FIGS. 12A-1 and 12A-2 show a schematic cross-sectional view of the uneven portion according to the present embodiment.
  • 12B-1 and 12B-2 show a schematic cross-sectional view of the uneven portion for comparison
  • FIGS. 12C-1 and 12C-2 show a schematic cross-sectional view of another uneven portion for comparison.
  • the uneven portion 40 shown in FIG. 12B-2 has the same structure as that shown in the first embodiment.
  • FIGS. 12A-1 to 12C-2 the same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. Further, for convenience of explanation, the laminated structure of the surface electrodes 38 is not shown. Further, FIGS.
  • FIGS. 12A-1, 12B-1 and 12C-1 show cross sections after forming the groove 36a in the contact layer 36
  • FIGS. 12A-2, 12B-2 and 12C-2 show uneven portions.
  • the cross sections after forming 40 are shown respectively.
  • the uneven portion 40 shown in FIGS. 12A-2 to 12C-2 has a structure in which the surface electrode 38 is formed on the surface of the contact layer 36 in which the groove portion 36a is formed.
  • the concave-convex portion 40 of the present embodiment shown in FIG. 12A-2 is shown in FIG. It has the same structure and dimensional relationship as the uneven portion 40 of the first embodiment shown in 1, 3, 4A, 4B, and 4C.
  • the uneven portion 40 shown in the present embodiment is different from the uneven portion 40 shown in the first embodiment in the following points.
  • the width w1 of the groove portion 36a and the distance between the adjacent groove portions 36a in the contact layer 36 The same value as w3 is set.
  • the width W1 of the concave portion 41 of the concave-convex portion 40 becomes narrower than the width W3 of the convex portion 42. That is, the relationship of W1 ⁇ W3 is established, and the pitch of the concave portion 41 and the pitch of the convex portion 42 in the concave-convex portion 40 in this case are 6 ⁇ m.
  • the uneven portion 40 is finally formed.
  • the width W1 of the concave portion 41 of the above is the same value as the width W3 of the convex portion 42, and in this case, it is 4 ⁇ m. Therefore, the pitch of the concave portion 41 and the pitch of the convex portion 42 in the concave-convex portion 40 are 8 ⁇ m.
  • the portion (convex portion) between the adjacent groove portions 36a becomes the convex portion 42 of the uneven portion 40 after the formation of the surface electrode 38. Further, the portion (recess) between the convex portion 42 and the adjacent mask pattern becomes the concave portion 41 of the concave-convex portion 40 after the surface electrode 38 is formed.
  • the width of the mask pattern and the interval between adjacent mask patterns have their respective lower limit values, and in many cases, these lower limit values are almost the same value.
  • the groove portion 36a is formed in the contact layer 36 so that the distance w3 between the adjacent groove portions 36a and the width w1 of the groove portions 36a are the same value.
  • the densities of the concave portion 41 and the convex portion 42 formed in the uneven portion 40 having the same area are determined.
  • the density can be increased 1.3 times as compared with the case shown in FIG. 12B-2.
  • the surface electrode 38 is formed on the surface of the uneven portion 40.
  • the structure is such that the surface electrode 38 is formed on the surface of the contact layer 36.
  • the width W1 of the concave portion 41 in the concave-convex portion 40 is narrower than the width W3 of the convex portion 42 in the concave-convex portion 40.
  • the uneven portion 40 on which the surface electrode 38 is formed on the surface of the contact layer 36 of the semiconductor laser array 20 is connected to the submount 10 via the metal brazing material 50.
  • a fillet 51 made of a metal brazing material 50 is formed and joined to the uneven portion 40 formed on the lower surface of the light emitting portion 21 of the semiconductor laser array 20 and the front surface of the submount 10.
  • the tensile stress applied from the fillet 51 is further dispersed on the side surface of each recess 41 of the concave-convex portion 40, and the stress concentration on the light emitting portion 21 of the semiconductor laser array 20 is suppressed as compared with the configuration shown in the first embodiment. can do.
  • the width W1 of the recess 41 in the concave-convex portion 40 is 5 ⁇ m.
  • the width W3 of the convex portion 42 is 4 ⁇ m.
  • each component shown in each embodiment or modification it is also possible to combine each component shown in each embodiment or modification to form a new embodiment.
  • the spacing between the electrode stripes 38d shown in the first modification may be changed as shown in FIG. 11A.
  • the same effect as that of the configuration shown in the second embodiment can be obtained.
  • the magnitude relationship (W1 ⁇ W3) between the width W1 of the concave portion 41 and the width W3 of the convex portion 42 shown in the third embodiment may be applied to the configurations shown in the modifications 1 to 3. By doing so, the stress concentration on the light emitting portion 21 of the semiconductor laser array 20 can be further suppressed in the configuration shown in each modification, as shown in the third embodiment.
  • the optical semiconductor element is the semiconductor laser array 20
  • it may be a semiconductor laser element having a single optical resonator.
  • the submount 10 may be a conductive substrate or an insulating substrate as long as it has a predetermined thermal conductivity.
  • the shape of the back surface electrode 37 does not have to be flat as shown in FIGS. 3, 7 and 9, and for example, the conductive layer 37c may be patterned. Further, a plurality of Au bumps may be formed on the surface of the diffusion prevention layer 37b to form the conductive layer 37c.
  • the pitch of the may be changed. The stress distribution can be confirmed experimentally after the optical semiconductor device 100 is actually formed.
  • the optical semiconductor device 200 includes a submount 210.
  • the submount 210 has a front surface 211, a back surface 212, a right side surface 213, a left side surface 214, an upper surface 215 and a lower surface 216.
  • the submount 210 includes a groove 253 on the upper surface 215 that receives the metal wax layer 250.
  • the groove 253 extends in the anteroposterior direction and has a front end 254 and a rear end 255.
  • the front end 254 is located closer to the back 212 than the front 211 in the front-rear direction.
  • the rear end 255 is located at the same position as the back surface 212 in the front-rear direction. That is, the groove 253 is closed on the front surface 211 and open on the back surface 212.
  • the optical semiconductor device 200 further includes a metal wax layer 250 arranged on the upper surface 215 of the submount 210 and in the groove 253 of the submount 210.
  • the optical semiconductor device 200 further includes an optical semiconductor laser array 220 arranged on the metal wax layer 250.
  • the optical semiconductor laser array 220 has a front surface 221 (light emitting surface), a back surface 222, a right side surface 223, a left side surface 224, an upper surface 225, and a lower surface 226.
  • the lower surface 226 may be flat or may have an uneven portion.
  • the front surface 221 of the optical semiconductor laser array 220 is located at a position farther from the rear end 255 of the groove 253 than the front end 254 of the groove 253 in the front-rear direction.
  • the front surface 221 of the optical semiconductor laser array 220 is located between the front surface 211 of the submount 210 and the front end 254 of the groove 253 in the front-rear direction.
  • the front surface 221 of the optical semiconductor laser array 220 is located farther from the back surface 212 of the submount 210 than the front surface 211 of the submount 210 in the front-rear direction, as in the first embodiment. May be located at.
  • the back surface 222 of the optical semiconductor laser array 220 may be located closer to the front end 254 of the groove 253 than the rear end 255 of the groove 253 in the front-rear direction.
  • the groove 253 is located between the right side surface 223 of the optical semiconductor laser array 220 and the left side surface 224 of the optical semiconductor laser array 220 in the left-right direction.
  • the metal brazing layer 250 is made of a metal brazing material.
  • the metal brazing material is melted.
  • the molten metal brazing material receives pressure from the optical semiconductor laser array 220 and the submount 210 and spreads in the gap between the optical semiconductor laser array 220 and the submount 210.
  • the metal brazing material partially enters the groove 253 (FIG. 15, arrow 256).
  • the groove 253 is closed on the front surface 211 and open on the back surface 212.
  • the metal brazing material in the groove 253 receives pressure from the optical semiconductor laser array 220 and the submount 210 and flows in the groove 253 from the front end 254 to the rear end 255 (FIG. 15, arrow 257). That is, the surplus metal brazing material tends to protrude from the back surface 222 of the optical semiconductor laser array 220. This prevents the excess metal brazing material from protruding to the front surface 221 of the optical semiconductor laser array 220.
  • the optical semiconductor device 200 includes a submount 210 having an upper surface 215 and a lower surface 216 opposite to each other in the vertical direction and a front surface 211 and a back surface 212 opposite to each other in the front-rear direction orthogonal to the vertical direction.
  • the submount 210 includes a groove 253 on the upper surface 215 of the submount 210 that extends in the anteroposterior direction and has a closed front end 254 and an open rear end 255.
  • the optical semiconductor device 200 further includes a metal wax layer 250 arranged on the upper surface 215 of the submount 210 and in the groove 253 of the submount 210.
  • the optical semiconductor device 200 further includes an optical semiconductor laser array 220 arranged on the metal wax layer 250 and having front and rear 222 opposite to each other in the front-rear direction.
  • the optical semiconductor laser array 220 emits laser light from the front surface 221.
  • the front surface 221 of the optical semiconductor laser array 220 is located between the front surface 211 of the submount 210 and the front end 254 of the groove 253 in the front-rear direction.
  • the optical semiconductor device 300 includes a submount 310.
  • the submount 310 has a front surface 311 and a back surface 312, a right side surface, a left side surface, an upper surface 315 and a lower surface.
  • the submount 310 includes grooves 353a and 353b on the upper surface 315 that receive the metal wax layer 350.
  • the optical semiconductor device 300 further includes a metal wax layer 350 arranged on the upper surface 315 of the submount 310 and in the grooves 353a and 353b of the submount 310.
  • the optical semiconductor device 200 further includes an optical semiconductor laser 320 arranged on the metal wax layer 350.
  • the optical semiconductor laser 320 has a front surface 321 (light emitting surface), a back surface 322, a left side surface, a right side surface, an upper surface surface, and a lower surface surface 326.
  • the lower surface 326 may be flat or may have an uneven portion.
  • the optical semiconductor laser 320 includes an emitter 327 extending in the front-rear direction.
  • the groove 353a extends in the front-rear direction and has a front end 354a and a rear end 355a.
  • the front end 354a may be located at the same position as the front end 311 in the front-rear direction.
  • the rear end 355a may be located at the same position as the back surface 312 in the front-rear direction. That is, the groove 353a may be open on both the front surface 311 and the back surface 312.
  • the front end 354a may be located closer to the back 312 than the front 311 in the front-rear direction.
  • the rear end 355a may be located at the same position as the back surface 312 in the front-rear direction. That is, the groove 353a may be closed on the front surface 311 and opened on the back surface 312.
  • the groove 353a has a width in the left-right direction.
  • the groove 353a may have a single width from the front end 354a to the rear end 355a. Instead, the groove 353a has a first width at the front end 354a and a second width greater than the first width at the rear end 355a, stepwise or continuous from the front end 354a to the rear end 355a. It may have a width that changes in a target manner.
  • the groove 353a may have a single depth from the front surface 311 to the back surface 312 of the submount 310.
  • the groove 353a may have a plurality of different depths between the front surface 311 and the back surface 312 of the submount 310.
  • the groove 353a has a plurality of first sections (having a first depth) and a plurality of second sections (different from the first depth) alternately arranged between the front surface 311 and the back surface 312 of the submount 310.
  • Has a second depth and may be included.
  • the first depth and the second depth are both greater than zero and less than the thickness of the submount 310.
  • the first depth is greater than zero and less than the thickness of the submount 310, and the second depth is the same as the thickness of the submount 310. That is, the groove 353a is a through hole in the second section. In yet another embodiment, the first depth is greater than zero and less than the thickness of the submount 310, and the second depth is zero.
  • the groove 353a and the emitter 327 both extend in the front-rear direction.
  • the groove 353a may be located at a position different from that of the emitter 327 in the left-right direction.
  • the groove 353a may be further located at a position different from that of the optical semiconductor laser 320 in the left-right direction. Instead, the groove 353a may be located at the same position as the emitter 327 in the left-right direction.
  • the groove 353b may have the same structural features as the groove 353a.
  • the optical semiconductor device 300 includes a submount 310 having an upper surface 315 opposite to each other in the vertical direction and a front surface 311 and a back surface 312 opposite to each other in the front-rear direction orthogonal to the vertical direction.
  • the submount 310 includes a groove 353a extending in the front-rear direction on the upper surface 315 of the submount 310.
  • the optical semiconductor device 300 further includes a metal wax layer 350 arranged on the upper surface 315 of the submount 310 and in the groove 353a of the submount 310.
  • the opto-semiconductor device 300 further includes an opto-semiconductor laser 320 arranged on the metal wax layer 350 and having front and back 321 and back 322 opposite to each other in the front-rear direction.
  • the optical semiconductor laser 320 includes an emitter 327 that extends in the front-rear direction and emits laser light from the front surface 321.
  • the front surface 321 of the optical semiconductor laser 320 is located at a position farther from or at the same position as the back surface 312 of the submount 310 than the front surface 311 of the submount 310 in the front-rear direction.
  • the groove 353a is located at a position different from that of the emitter 327 in the vertical direction and the horizontal direction orthogonal to the front-rear direction.
  • the optical semiconductor device 400 includes a submount 410.
  • the submount 410 has a front surface 411, a back surface 412, a right side surface 413, a left side surface 414, an upper surface 415, and a lower surface.
  • the submount 410 includes a groove 453 on the upper surface 415 of the submount 410 to receive the metal wax layer 450.
  • the optical semiconductor device 400 further includes a metal wax layer 450 arranged on the upper surface 415 of the submount 410 and in the groove 453 of the submount 410.
  • the optical semiconductor device 400 further includes an optical semiconductor laser 420 arranged on the metal wax layer 450.
  • the optical semiconductor laser 420 has a front surface 421 (light emitting surface), a back surface 422, a left side surface, a right side surface, an upper surface surface, and a lower surface surface 426.
  • the lower surface 426 may be flat or may have an uneven portion.
  • the optical semiconductor laser 420 includes an emitter 427 extending in the front-rear direction.
  • the groove 453 extends in the left-right direction and has a right end 456 and a left end 457.
  • the right end 456 may be located at the same position as the right side surface 413.
  • the left end 457 may be located at the same position as the left side surface 414. That is, the groove 453 may be opened on both the right side surface 413 and the left side surface 414.
  • the groove 453 further has a front edge 454 and a trailing edge 455.
  • the front edge 454 may be located closer to the back 412 of the submount 410 than the front 411 of the submount 410 in the front-rear direction.
  • the trailing edge 455 may be located closer to the front surface 411 of the submount 410 than to the back surface 412 of the submount 410 in the front-rear direction. Alternatively, the trailing edge 455 may be located at the same position as the back 412 of the submount 410.
  • the groove 453 has a width in the front-rear direction.
  • the groove 453 may have a single width from the right end 456 to the left end 457.
  • the groove 453 may have a plurality of different widths from the right end 456 to the left end 457.
  • the groove 453 extends in the left-right direction.
  • the emitter 427 extends in the front-rear direction.
  • the groove 453 includes an intersection position 458 that intersects the emitter 427 in the left-right direction.
  • the groove 453 has a common first width at the right end 456 and the left end 457, a second width smaller than the first width at the intersection position 458, and is stepwise or continuous from the right end 456 to the intersection position 458. It may have a width that changes in a stepwise or continuously manner from the left end 457 to the intersection position 458.
  • the optical semiconductor device 400 is opposed to the upper surface 415 and the lower surface opposite to each other in the vertical direction and the front surface 411 and the back surface 412 opposite to each other in the front-rear direction orthogonal to the vertical direction in the vertical direction and the horizontal direction orthogonal to the front-rear direction.
  • the sub-mount 410 includes a groove 453 extending in the left-right direction on the upper surface 415 of the sub-mount 410.
  • the optical semiconductor device 400 further includes a metal wax layer 450 arranged on the upper surface 415 of the submount 410 and in the groove 453 of the submount 410.
  • the opto-semiconductor device 400 further includes an opto-semiconductor laser 420 disposed on the metal brazing layer 450 and having front and back 421 opposite to each other in the front-rear direction.
  • the optical semiconductor laser 420 extends in the front-rear direction and includes an emitter 427 that emits laser light from the front surface 421.
  • the front surface 421 of the optical semiconductor laser 420 is located at a position farther from or at the same position as the back surface 412 of the submount 410 than the front surface 411 of the submount 410 in the front-rear direction.
  • the optical semiconductor device 500 includes a submount 510.
  • the submount 510 has a front surface 511, a back surface 512, a right side surface, a left side surface, an upper surface 515 and a lower surface.
  • the submount 510 includes a groove 553 on the upper surface 515 of the submount 510 that receives the metal wax layer 550.
  • the optical semiconductor device 500 further includes a metal wax layer 550 arranged on the upper surface 515 of the submount 510 and in the groove 553 of the submount 510.
  • the optical semiconductor device 500 further includes an optical semiconductor laser array 520 arranged on the metal wax layer 550.
  • the optical semiconductor laser array 520 has a front surface 521 (light emitting surface), a back surface 522, a left side surface, a right side surface, an upper surface and a lower surface 526.
  • the lower surface 526 may be flat or may have an uneven portion.
  • the optical semiconductor laser array 520 includes a first emitter 527a extending in the anteroposterior direction and a second emitter 527b extending in the anteroposterior direction.
  • the second emitter 527b is located at a position different from that of the first emitter 527a in the left-right direction.
  • the groove 553 extends in the front-rear direction and has a front end 554 and a rear end 555.
  • the front end 554 may be located at the same position as the front end 511 in the front-rear direction.
  • the rear end 555 may be positioned at the same position as the back surface 512 in the front-rear direction. That is, the groove 553 may be open on both the front surface 511 and the back surface 512.
  • the front end 554 may be located closer to the back 512 than the front 511 in the front-rear direction.
  • the rear end 555 may be positioned at the same position as the back surface 512 in the front-rear direction. That is, the groove 553 may be closed on the front surface 511 and opened on the back surface 512.
  • the groove 553 has a width in the left-right direction.
  • the groove 553 may have a single width from the front end 554 to the rear end 555.
  • the groove 535 has a first width at the front end 554 and a second width at the rear end 555 that is greater than the first width, stepwise or continuous from the front end 554 to the rear end 555. It may have a width that changes in a target manner.
  • the groove 553, the first emitter 527a, and the second emitter 527b all extend in the front-rear direction.
  • the groove 553 may be located between the first emitter 327a and the second emitter 327b in the left-right direction.
  • the optical semiconductor device 500 includes a submount 510 having an upper surface 515 and a lower surface opposite to each other in the vertical direction and a front surface 511 and a back surface 512 opposite to each other in the front-rear direction orthogonal to the vertical direction.
  • the sub-mount 510 includes a groove 553 extending in the front-rear direction on the upper surface 515 of the sub-mount 510.
  • the optical semiconductor device 500 further includes a metal wax layer 550 arranged on the upper surface 515 of the submount 510 and in the groove 553 of the submount 510.
  • the optical semiconductor device 500 further includes an optical semiconductor laser array 520 arranged on the metal wax layer 550 and having an opposite front surface 521 and a back surface 522 in the front-rear direction.
  • the optical semiconductor laser array 520 includes a first emitter 527a that extends in the front-rear direction and emits a first laser beam from the front surface 521.
  • the optical semiconductor laser array 520 is further arranged at a position different from that of the first emitter 527a in the vertical direction and the horizontal direction orthogonal to the front-rear direction, and extends in the front-rear direction to emit the second laser light from the front surface 521.
  • the groove 553 is located between the first emitter 527a and the second emitter 527b in the left-right direction.
  • the optical semiconductor device of the present invention can relax the concentration of stress applied to the light emitting portion of the optical semiconductor element from the fillet, and is useful for application to a high-power laser light source used in processing applications and the like.
  • Submount 20 Semiconductor laser array (optical semiconductor element) 21 Light emitting part 21a Front end surface (light emitting surface) 22 Rear end surface 30 Semiconductor optical resonator 30A Semiconductor laminate 31 Substrate 32 First clad layer 33 Active layer 34 Second clad layer 35, 35a Current constriction layer 36 Contact layer 36a Groove 36b Real ridge 36c Dummy ridge 37 Back electrode 38 Front electrode 38d Electrode stripe 40 Concavo-convex part 41 Concave part 42 Convex part 50 Metal brazing material 51 Fillet 100 Optical semiconductor device

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Abstract

光半導体装置（１００）は、金属ロウ材（５０）を介してサブマウント（１０）に実装された半導体レーザアレイ（２０）を備えている。半導体レーザアレイ（２０）の光出射部はサブマウント（１０）の前面から外側に突出しており、光出射部の下面からサブマウント（１０）の前面にかけて金属ロウ材（５０）からなるフィレット（５１）が形成されている。半導体レーザアレイ（２０）の表面には、前端面と交差する方向に沿ってそれぞれ延びる複数の凹部（４１）が前端面と平行な方向に互いに間隔をあけて配列された凹凸部（４０）が形成されている。半導体レーザアレイ（２０）の表面に形成された表面電極（３８）と金属ロウ材（５０）とが接合されている。

Description

光半導体装置
　本発明は光半導体装置に関し、特に、サブマウントとその上面に金属ロウ材を介して実装された光半導体素子とを少なくとも備えた光半導体装置に関する。
　従来、半導体レーザ素子に代表される光半導体素子は、金－スズ系合金（以下、ＡｕＳｎ合金という）等の金属ロウ材を接着材としてサブマウントの上面に接合、実装される。このとき、光半導体素子の光出射部が溶融した金属ロウ材に埋没しないようにするために種々の構造が提案されている。
　例えば、特許文献１には、光出射部が設けられた光半導体素子の前端部をサブマウントの前面から外側に突出するように配置する構成が開示されている。また、サブマウントから突き出した光半導体素子の下面からサブマウントの前面にかけて金属ロウ材からなるフィレットを形成し、光半導体素子とサブマウントとの接合を強固にしている。また、フィレットを介して、光出射部から外部に放熱している。
　また、特許文献２には、接着層である金属ロウ材の材質を光半導体素子の光出射部とそれ以外の部分とで変更する構成が開示されている。光出射部側に設けられた金属ロウ材の融点をそれ以外の部分よりも高くすることで、光半導体素子とサブマウントとの接合時に、光出射部側で金属ロウ材が濡れ拡がって光出射面を覆うのを防止している。
特開２００３－３１８４７５号公報 特開２０１７－１９１８９９号公報
　ところで、光半導体素子の動作時には、光出射部での発熱量が最も大きくなる。また、光半導体素子の光出力が大きいと、光出射部での発熱量もそれに応じて大きくなる。
　しかし、特許文献２に開示された従来の構成では、光出射部側の接合層が溶融しにくく、光半導体素子とサブマウントとの接合不良あるいは未接合が生じるおそれがあった。このようなことが生じると、光出射部からサブマウントを介して熱が放散されにくくなり、光半導体素子の特性が変化したり、動作寿命が低下したりするおそれがあった。また、特許文献２の実施例に記載されるように、前端部側の接着層であるＡｕＳｎ合金において、Ａｕの組成比がＳｎとの共晶組成比を越える場合、その融点は大幅に高くなる。このため、光半導体素子とサブマウントとの接合温度が高くなる。その結果、光半導体素子に残留する歪が増大し、動作寿命が低下するおそれがあった。
　また、特許文献１に開示される従来の構成では、光半導体素子とサブマウントとの接合時に金属ロウ材が冷却、凝固される過程において、フィレットの端部から加わる引っ張り応力が光出射部の一部に集中し、光半導体素子にクラック等を生じさせて破壊に至らしめるおそれがあった。
　しかし、特許文献１には、このような応力集中による光半導体素子の破壊やその防止策等について何ら開示されていない。
　本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的は、フィレットから光半導体素子の光出射部に加わる応力の集中が緩和された光半導体装置を提供することにある。
　上記の目的を達成するために、本発明に係る光半導体装置は、サブマウントと前記サブマウントの上面に金属ロウ材を介して実装された光半導体素子とを少なくとも備えた光半導体装置であって、上面視で、前記光半導体素子の光出射部は前記サブマウントの前面から外側に突出して配置され、前記サブマウントの前面から前記光出射部の下面にかけて前記金属ロウ材からなるフィレットが形成されており、前記光半導体素子の表面に、前記光半導体素子の前端面と交差する方向に沿ってそれぞれ延びる複数の凹部が前記前端面と平行な方向に互いに間隔をあけて配列された凹凸部が形成されており、前記光半導体素子の表面に形成された表面電極と前記金属ロウ材とが接合されていることを特徴とする。
　この構成によれば、フィレットを介して、光出射部からサブマウントや外部雰囲気に効率良く放熱できる。また、フィレットから加わる引っ張り応力が光出射部の一部に集中して、光半導体素子が破壊されるのを抑制できる。また、光半導体素子の動作寿命が低下するのを抑制できる。
　本発明の光半導体装置によれば、光半導体素子の破壊や動作寿命の低下を抑制できる。
本発明の実施形態１に係る光半導体装置の前面模式図である。 光半導体装置の光出射部近傍の断面模式図である。 半導体光共振器の断面模式図である。 凹凸部の平面模式図である。 図４ＡのＩＶＢ－ＩＶＢ線での断面模式図である。 図４ＡのＩＶＣ－ＩＶＣ線での断面模式図である。 光半導体装置の製造方法を説明する断面模式図である。 光半導体装置の製造方法を説明する断面模式図である。 光半導体装置の製造方法を説明する断面模式図である。 比較のための光半導体装置における応力集中の状態を示した図である。 実施形態１に係る光半導体装置における応力集中の状態を示した図である。 変形例１に係る半導体光共振器の断面模式図である。 変形例１に係る表面電極の形成方法を説明する断面模式図である。 変形例１に係る表面電極の形成方法を説明する断面模式図である。 変形例１に係る表面電極の形成方法を説明する断面模式図である。 変形例２に係る半導体光共振器の断面模式図である。 変形例３に係る凹凸部の平面模式図である。 実施形態２に係る凹凸部の平面模式図である。 図１１ＡのＸＩＢ－ＸＩＢ線での断面模式図である。 図１１ＡのＸＩＣ－ＸＩＣ線での断面模式図である。 実施形態３に係る凹凸部の断面模式図である。 実施形態３に係る凹凸部の断面模式図である。 比較のための凹凸部の断面模式図である。 比較のための凹凸部の断面模式図である。 比較のための別の凹凸部の断面模式図である。 比較のための凹凸部の断面模式図である。 本発明の実施形態４に係る光半導体装置の前面模式図である。 本発明の実施形態４に係る光半導体装置の背面模式図である。 サブマウントの上面模式図である。 サブマウントの上面模式図である。 本発明の実施形態５に係る光半導体装置の上面、側面およびＡ－Ａ断面を示す模式図である。 本発明の実施形態６に係る光半導体装置の上面、側面およびＡ－Ａ断面を示す模式図である。 本発明の実施形態７に係る光半導体装置の上面、側面およびＡ－Ａ断面を示す模式図である。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。
　（実施形態１）
　［光半導体装置の構成］
　図１は、本実施形態に係る光半導体装置を前側から見た模式図を、図２は、光半導体装置の光出射部近傍の断面模式図を、図３は、半導体光共振器の断面模式図をそれぞれ示す。図４Ａは、凹凸部の平面模式図を、図４Ｂは、図４ＡのＩＶＢ－ＩＶＢ線での断面模式図を、図４Ｃは、図４ＡのＩＶＣ－ＩＶＣ線での断面模式図をそれぞれ示す。
　なお、説明の便宜上、図１，２において、半導体レーザアレイ２０の構造を一部省略して図示している。また、なお、以降に示す図面において、光半導体装置１００及び各部の構造は模式図として例示的に示している。従って、各図において、各部の形状、位置、配置関係、寸法は実際の関係とは異なるものである。
　また、以降の説明において、半導体光共振器３０の共振器方向を前後方向と、凹部４１または溝部３６ａの配列方向を左右方向と、前後方向及び左右方向とそれぞれ直交する方向を上下方向とそれぞれ呼ぶことがある。また、前後方向において、光出射面が設けられた側を前と、その反対側を後とそれぞれ呼ぶことがある。上下方向において、半導体光共振器３０が設けられた側を上と、サブマウント１０が設けられた側を下とそれぞれ呼ぶことがある。なお、図３では、表面電極３８が設けられた側を上側と、裏面電極３７が設けられた側を下側としている。
　図１に示すように、光半導体装置１００は、半導体レーザアレイ２０とサブマウント１０と金属ロウ材５０とを有しており、サブマウント１０の上面に金属ロウ材５０を介して半導体レーザアレイ２０が接合、実装された構造となっている。また、図２に示すように、半導体レーザアレイ２０の前側は、上面視で、サブマウント１０の前面から外側に突出して配置されている。半導体レーザアレイ２０の前端面２１ａは、レーザ光が出射される光出射面であり、サブマウント１０の前面から外側に突出した部分は、半導体レーザアレイ２０の光出射部２１に相当する。サブマウント１０の前面から光出射部２１の下面にかけて金属ロウ材５０からなるフィレット５１が形成されている。
　半導体レーザアレイ２０は、図３に示す単位発光部毎の半導体光共振器３０が左右方向に沿って所定の間隔をあけて複数配列された端面放射型の光半導体素子である。なお、本実施形態の半導体レーザアレイ２０は、一つの単位発光部としての半導体光共振器３０が４２個集積された構造となっている所謂レーザダイオードバー（ＬＤバー）である。半導体レーザアレイ２０に含まれる半導体光共振器３０の個数は適宜変更されうる。
　図３に示すように、半導体光共振器３０は、基板３１の表面に第１クラッド層３２と活性層３３と第２クラッド層３４と電流狭窄層３５とコンタクト層３６とがこの順で積層された半導体積層体３０Ａが形成されてなる。基板３１及び半導体積層体３０Ａの各層は化合物半導体材料からなる。また、半導体積層体３０Ａの表面であるコンタクト層３６の表面には表面電極３８が形成されており、基板３１の裏面には裏面電極３７が形成されている。コンタクト層３６は表面電極３８と、基板３１の裏面は裏面電極３７とそれぞれオーミック接触している。
　表面電極３８と裏面電極３７との間にしきい値以上の電圧が印加されると、コンタクト層３６とこれに接した第２クラッド層３４を介して活性層３３に電流が注入され、注入された電流は電流狭窄層３５によって活性層と平行な方向に閉じ込められる。
　注入された電流によって、活性層３３の発光部で活性層３３のエネルギー障壁に応じた波長の光が発生する。発生した光は、第１クラッド層３２及び第２クラッド層３４により活性層３３に光学的に閉じ込められる。また、半導体光共振器３０の前端面２１ａと後端面２２には互いに反射率の異なる誘電体膜が積層された誘電反射層（図示せず）が形成されており、半導体光共振器３０はレーザ光の共振器を構成している。後端面２２側よりも反射率が低い前端面２１ａ側からレーザ光が出射される。
　図１及び図４Ａ～４Ｃに示すように、コンタクト層３６には、前端面２１ａから後端面２２まで前後方向にそれぞれ延びる複数の溝部３６ａが左右方向に互いに間隔をあけて複数形成されている。さらに、コンタクト層３６の表面に表面電極３８が形成されて、半導体レーザアレイ２０の表面に溝部３６ａに対応する複数の凹部４１と互いに隣り合う凹部４１に挟まれた複数の凸部４２とを有する凹凸部４０が形成されている。凹凸部４１は、半導体レーザアレイ２０の表面のほぼ全体にわたって形成されている。
　なお、本実施形態において、コンタクト層３６の厚さは１μｍで、溝部３６ａの深さは０．５μｍである。また、表面電極３８の厚さは０．５μｍである。
　また、半導体レーザアレイ２０の左右方向の幅は１０ｍｍ程度であり、前後方向の長さは４ｍｍ程度である。１つの半導体光共振器３０における左右方向の幅は２２５μｍで、表面電極３８の左右方向の幅は１８５μｍである。溝部３６ａの左右方向の幅は５μｍで、この値は、半導体レーザアレイ２０の前端面２１ａから後端面２２まで一定である。また、互いに隣り合う溝部３６ａの間隔は３μｍであり、前端面２１ａから後端面２２まで一定である。コンタクト層３６の表面に前述の厚さの表面電極３８が形成されることで、凹凸部４０の凹部４１の左右方向の幅Ｗ１は４μｍとなり、凸部４２の左右方向の幅Ｗ３も４μｍとなる。つまり、Ｗ１＝Ｗ３である。１つの半導体光共振器３０あたりで最大２０ペアの凹凸構造を含むことになる。
　なお、本願明細書において、「一定」とは、部材の加工公差を含んで一定という意味であり、厳密な意味で一定と言うことを意味するものではない。
　図３に示すように、表面電極３８は、密着層３８ａと拡散防止層３８ｂと導電接着層３８ｃとがこの順で積層された３層構造となっている。密着層３８ａはＴｉ（チタン）からなり、コンタクト層３６と表面電極３８との密着性を確保するために設けられる。拡散防止層３８ｂはＰｔ（白金）からなり、導電接着層３８ｃや金属ロウ材５０を構成する金属が半導体光共振器３０の内部に拡散するのを防止するために設けられる。導電接着層３８ｃは、半田接合性に対応した金属層で形成するようにＡｕまたはＡｕＳｎ合金からなり、後で述べるように、サブマウント１０に設けられた金属ロウ材５０との接着層となる。また、密着層３８ａ及び拡散防止層３８ｂはそれぞれ導電金属からなるが、金等と比べて抵抗率が高い。導電接着層３８ｃをＡｕまたはＡｕＳｎ合金とすることで、表面電極３８の電気抵抗を低減することができる。
　裏面電極３７は、密着層３７ａと拡散防止層３７ｂと導電層３７ｃとがこの順で積層された３層構造である。密着層３７ａはＴｉ（チタン）からなり、拡散防止層３７ｂはＰｔ（白金）からなり、導電層３７ｃはＡｕワイヤとの接続性に対応した金属層とするようにＡｕからなる。
　サブマウント１０は、導電性材料からなる板状の部材であり、その材質は、例えば、銅タングステン合金（ＣｕＷ）である。
　金属ロウ材５０は、ＡｕＳｎ合金からなり、所定の形状にパターニングされて、サブマウント１０の上面に設けられている。
　［光半導体装置の製造方法］
　図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃは、光半導体装置の製造方法を説明する断面模式図を示す。なお、説明の便宜上、図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃにおいて、光半導体装置１００の製造方法のうちの一部のみを図示している。また、半導体レーザアレイ２０のうち１つの半導体光共振器３０のみを図示し、電流狭窄層３５とコンタクト層３６以外の半導体層及び裏面電極３７の図示を省略する。
　まず、コンタクト層３６まで形成された半導体レーザアレイ２０を準備し、図示しないマスクパターンを用いて、コンタクト層３６をその厚さの半分までエッチングする（図５Ａ）。
　エッチングによりコンタクト層３６に溝部３６ａを形成する場合、エッチング量のばらつきにより電流狭窄層３５がエッチングされないようにする必要がある。本実施形態では、この加工マージンを考慮して、厚さ１μｍのコンタクト層３６の内部で溝部３６ａが完全に留まるように、溝部３６ａの深さをコンタクト層３６の厚さの半分の０．５μｍとしている。また、この時点で、溝部３６ａの左右方向の幅は、５μｍ、互いに隣り合う溝部３６ａの間隔は３μｍとしている。
　溝部３６ａが形成されたコンタクト層３６の表面にチタン、白金、ＡｕＳｎ合金をこの順に成膜し、さらに所要のパターニングを行って表面電極３８を形成する（図５Ｂ）。表面電極３８の厚さが０．５μｍであるため、この時点で、凹部４１の左右方向の幅及び凸部４２の左右方向の幅はともに４μｍとなる。
　上面に金属ロウ材５０が設けられたサブマウント１０を準備する。金属ロウ材５０は、予め所定の形状にパターニングされている。
　表面電極３８を下にして、半導体レーザアレイ２０を金属ロウ材５０の上に配置する。半導体レーザアレイ２０を金属ロウ材５０に向けて押圧しながらサブマウント１０と半導体レーザアレイ２０とを加熱し、表面電極３８と金属ロウ材５０とを接合する（図５Ｃ）。
　［効果等］
　以上説明したように、本実施形態に係る光半導体装置１００は、サブマウント１０とサブマウント１０の上面に金属ロウ材５０を介して実装された半導体レーザアレイ２０（光半導体素子）とを少なくとも備えている。
　上面視で、半導体レーザアレイ２０の光出射部２１はサブマウント１０の前面から外側に突出して配置されている。サブマウント１０の前面から光出射部２１の下面にかけて金属ロウ材５０からなるフィレット５１が形成されている。
　半導体レーザアレイ２０の表面には、光出射面である前端面２１ａと交差する前後方向に沿ってそれぞれ延びる複数の凹部４１が前端面２１ａと平行な左右方向に互いに間隔をあけて配列された凹凸部４０が形成されている。
　半導体レーザアレイ２０の表面に形成された表面電極３８と金属ロウ材５０とが接合されている。
　本実施形態によれば、半導体レーザアレイ２０の光出射部２１をサブマウント１０の前面から外側に突出させるとともに、光出射部２１の下面にフィレット５１を形成している。このことにより、光出射部２１からサブマウント１０や外部雰囲気に効率良く放熱できる。
　また、半導体レーザアレイ２０の表面に凹凸部４０を形成することにより、フィレット５１から加わる引っ張り応力が半導体レーザアレイ２０の光出射部２１の一部に集中するのを抑制することができる。このことについて、図６Ａ，６Ｂを用いてさらに説明する。
　図６Ａは、比較のための光半導体装置における応力集中の状態を、図６Ｂは、本実施形態に係る光半導体装置における応力集中の状態をそれぞれ示す。
　図６Ａに示す半導体レーザアレイ２０は、コンタクト層３６に溝部３６ａが形成されておらず、結果として凹凸部４０が設けられていない点を除いては、図１～４Ｃに示す半導体レーザアレイ２０と同じ構造を有している。
　半導体レーザアレイ２０とサブマウント１０とが接合される過程において、金属ロウ材５０は一度、溶融、軟化した後に冷却されて凝固する。この冷却凝固過程で、図６Ａに示すように、半導体レーザアレイ２０の光出射部２１のうち、フィレット５１の端部が位置する部分において、引っ張り応力が集中し、半導体レーザアレイ２０を構成する半導体材料にせん断応力として作用する。このせん断応力が半導体材料の破壊点を超える場合には、半導体レーザアレイ２０の光出射面である前端面２１ａにクラックが生じて、半導体レーザアレイ２０が破壊されるに到る。つまり、半導体レーザアレイ２０の初期不良が増加し、また、動作寿命が低下するおそれがあった。また、せん断応力が前述の破壊点を超えない場合でも、半導体レーザアレイ２０には大きな歪が発生し、例えば、レーザ光の光軸が所定の位置からずれるおそれがあった。
　一方、本実施形態の光半導体装置１００によれば、図６Ｂに示すように、各凹部４１の側面近傍に引っ張り応力が集中する。このため、フィレット５１と接する光出射部２１全体で見ると、均等に引っ張り応力が加わることとなる。したがって、図６Ａに示すように、フィレット５１の端部において、半導体レーザアレイ２０に引っ張り応力が集中して加わるのを抑制できる。つまり、半導体レーザアレイ２０に加わるせん断応力が緩和される。このことにより、半導体レーザアレイ２０が破壊されるのを抑制できる。また、半導体レーザアレイ２０に大きな歪が発生するのを抑制し、レーザ光の光軸ずれを抑制できる。
　ＡｕＳｎ合金であるフィレット５１の最大凝固収縮率としてＡｕの凝固収縮率５．１％を代用し、半導体レーザアレイ２０の歪変形量に基づいて、フィレット５１が凝固収縮によって有する応力総和量を算出すると、２０３０ＧＰａ程度と想定された。
　本実施形態では、半導体光共振器３０のコンタクト層３６のほぼ全面に２０箇所程度の凹部４１を形成しており、各凹部４１の側面は１つの半導体光共振器３０あたりで４０箇所程度設けられる。また、これら側面は左右方向に等間隔で配置される。
　各凹部４１の側面での応力集中効果を利用して、フィレット５１に覆われた光出射部２１での応力分布を一つの角部当たりで５０ＧＰａより小さくなるようにする。このようにすることで、フィレット５１の端部に集中する応力を例えば、コンタクト層３６を構成する半導体材料の破壊点となる剛性率７５．５ＧＰａよりも小さく制御することができ、半導体レーザアレイ２０の破壊が抑制される。
　また、凹部４１は半導体レーザアレイ２０の前端面２１ａから後端面２２まで延び、凹部４１の左右方向の幅は前端面２１ａから後端面２２まで一定である。
　半導体レーザアレイ２０のコンタクト層３６に前端面２１ａと平行な方向である左右方向に所定の間隔をあけて複数の溝部３６ａを形成することで、凹凸部４０が設けられる。
　本実施形態によれば、コンタクト層３６に複数の溝部３６ａを設け、その上に厚さが一定となるように表面電極３８を形成している。このため、表面電極３８と金属ロウ材５０との接合面積が増加し、接合部の熱抵抗を低減することができる。本実施形態に示す例では、図６Ａに示す場合に比べて、接合面積は１１３％に増加し、接合部での熱抵抗を１２％程度低減することができる。また、熱抵抗は約２．９×１０－３℃／Ｗとなった。
　表面電極３８と金属ロウ材５０との接合部での熱抵抗が低減されるため、半導体レーザアレイ２０からサブマウント１０への放熱効率を向上することができる。このことにより、フィレット５１から光出射部２１に加わる引っ張り応力をさらに低減できる。
　また、放熱効率を向上できるため、サブマウント１０の前面からの半導体レーザアレイ２０の突き出し長さを短くして、光出射部２１の下面に接するフィレット５１の面積を小さくできる。
　フィレット５１の面積が縮小されることで、半導体レーザアレイ２０に発生する歪みを小さくでき、例えば、レーザ光の光軸ずれを抑制できる。また、フィレット５１の端部において、半導体レーザアレイ２０が受ける応力も低減され、半導体レーザアレイ２０の動作寿命が低下するのを抑制できる。
　＜変形例１＞
　図７は、本変形例に係る半導体光共振器の断面模式図を示し、図８Ａ、図８Ｂおよび図８Ｃは、表面電極の形成方法を説明する断面模式図を示す。なお、図７，８Ａ，８Ｂ，８Ｃにおいて、実施形態１と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。また、図８Ａ、図８Ｂおよび図８Ｃにおいて、半導体レーザアレイ２０のうち１つの半導体光共振器３０のみを図示し、電流狭窄層３５とコンタクト層３６以外の半導体層及び裏面電極３７の図示を省略する。また、図７では、表面電極３８が設けられた側を上側と、裏面電極３７が設けられた側を下側としている。
　本変形例に示す半導体レーザアレイ２０は、コンタクト層３６の表面に溝部３６ａを設けずに、表面電極３８自体に凹凸部４０を設けている点で実施形態１に示す半導体レーザアレイ２０と異なる。よって、半導体積層体３０Ａの積層構造は、実施形態１に示すのと同様である。
　また、表面電極３８に凹凸部４０を設けるにあたって、図８Ａおよび図８Ｂに示すように、コンタクト層３６の表面に密着層３８ａであるチタンと拡散防止層３８ｂである白金とをこの順に形成した後、拡散防止層３８ｂの表面にＡｕからなる複数の電極ストライプ３８ｄを形成する。
　この電極ストライプ３８ｄは、半導体レーザアレイ２０の前端面２１ａから後端面２２まで延びており、左右方向の幅が３μｍである。互いに隣り合う電極ストライプ３８ｄの間隔は５μｍであり、電極ストライプ３８ｄの高さは、０．５μｍである。
　さらに、複数の電極ストライプ３８ｄの表面を覆うように第２拡散防止層３８ｅである白金と導電接着層３８ｃである金またはＡｕＳｎ合金が形成されて表面電極３８が完成する。第２拡散防止層３８ｅと導電接着層３８ｃとの厚さの和は０．５μｍである。このため、表面電極３８が完成した時点で、凹部４１の左右方向の幅及び凸部４２の左右方向の幅はともに４μｍとなる。
　本変形例に示す構成においても、表面電極３８に形成された各凹部４１の側面近傍に応力が集中し、フィレット５１と接する光出射部２１全体で見ると、均等に引っ張り応力が加わることとなり、半導体レーザアレイ２０に加わるせん断応力が緩和され、実施形態１に示す構成が奏するのと同様の効果を奏することができる。
　また、本変形例では、電極ストライプ３８ｄの表面がＡｕＳｎ合金よりも融点が高い白金で覆われている。白金の融点は１，７６８℃である。金属ロウ材５０と密着導電層３８ｃとの接合温度は５００℃よりも低いため、接合時に白金は軟化、変形せず、電極ストライプ３８ｄの形状がほとんど変化しない。このため、表面電極３８と金属ロウ材５０との接合面積は、各電極ストライプ３８ｄの両側面の面積の和に相当する分だけ増加する。
　つまり、本変形例においても、実施形態１に示すのと同様に、表面電極３８と金属ロウ材５０との接合面積が増加するため、表面電極３８と金属ロウ材５０との接合部での熱抵抗が低減できる。また、半導体レーザアレイ２０からサブマウント１０への放熱効率を向上することができる。このことにより、フィレット５１から光出射部２１に加わる引っ張り応力をさらに低減できる。
　また、放熱効率を向上できるため、サブマウント１０の前面からの半導体レーザアレイ２０の突き出し長さを短くして、光出射部２１の下面に接するフィレット５１の面積を小さくできる。
　フィレット５１の面積が縮小されることで、半導体レーザアレイ２０に発生する歪みを小さくでき、例えば、レーザ光の光軸ずれを抑制できる。また、フィレット５１の端部において、半導体レーザアレイ２０が受ける応力も低減され、半導体レーザアレイ２０の動作寿命が低下するのを抑制できる。
　＜変形例２＞
　図９は、本変形例に係る半導体光共振器の断面模式図を示す。なお、図９において、実施形態１と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。また、図９では、表面電極３８が設けられた側を上側と、裏面電極３７が設けられた側を下側としている。
　本変形例の半導体光共振器３０は、コンタクト層３６が断面視で四角形または台形状に加工された、いわゆるリッジ構造である点で、実施形態１に示す半導体光共振器３０と異なる。また、表面電極３８に電気的に接続されたリッジ（以下、実リッジ３６ｂという）以外に表面電極３８と電気的に絶縁された複数のリッジ（以下、ダミーリッジ３６ｃという）を有している。
　また、本変形例の半導体光共振器３０は、第２クラッド層３４とコンタクト層３６との間にエッチングストップ層３９を有している。エッチングストップ層３９は、コンタクト層３６をエッチング加工する際に、第２クラッド層３４や活性層３３が加工されないようにするために設けられている。エッチングストップ層３９も化合物半導体材料からなる。本変形例における半導体積層体３０Ａは、第１クラッド層３２と活性層３３と第２クラッド層３４とコンタクト層３６とエッチングストップ層３９とを有している。また、表面電極３８及び裏面電極３７の積層構造は、実施形態１に示すのとそれぞれ同様である。
　また、本変形例において、電流狭窄層３５ａは、絶縁膜、例えば、シリコン酸化膜で形成されており、ダミーリッジ３６ｃの表面を覆っている。一方、実リッジ３６ｂでは電流狭窄層３５ａで覆われていない部分が表面電極３８にオーミック接触している。このようにすることで、ダミーリッジ３６ｃと表面電極３８とを確実に絶縁できる。また、半導体光共振器３０毎に、表面電極３８から注入された電流を１つの実リッジ３６ｂに流せるため、発光部を１箇所に限定できる。
　実リッジ３６ｂとダミーリッジ３６ｃとは、半導体レーザアレイ２０の前端面２１ａから後端面２２まで延びており、その左右方向の幅は一定である。また、互いに隣り合うダミーリッジ３６ｃの間隔及び隣り合うダミーリッジ３６ｃと実リッジ３６ｂとの間隔も前端面２１ａから後端面２２まで一定である。表面に電流狭窄層３５ａが形成されたダミーリッジ３６ｃと実リッジ３６ｂを覆って、表面電極３８が形成されることで、半導体レーザアレイ２０に凹凸部４０が設けられている。また、凹凸部４０は、凸部４２の左右方向の幅と凹部４１の左右方向の幅とが同じになるように形成されている。
　本変形例によれば、実施形態１に示す構成が奏するのと同様の効果を奏する。つまり、フィレット５１から加わる引っ張り応力が半導体レーザアレイ２０の光出射部２１の一部に集中するのを抑制することができる。このことにより、半導体レーザアレイ２０が破壊されるのを抑制できる。また、半導体レーザアレイ２０に大きな歪が発生するのを抑制し、レーザ光の光軸ずれを抑制できる。
　また、表面電極３８と金属ロウ材５０との接合面積が増加するため、表面電極３８と金属ロウ材５０との接合部での熱抵抗が低減できる。また、半導体レーザアレイ２０からサブマウント１０への放熱効率を向上することができる。このことにより、フィレット５１から光出射部２１に加わる引っ張り応力をさらに低減できる。
　また、放熱効率を向上できるため、サブマウント１０の前面からの半導体レーザアレイ２０の突き出し長さを短くして、光出射部２１の下面に接するフィレット５１の面積を小さくできる。
　フィレット５１の面積が縮小されることで、半導体レーザアレイ２０に発生する歪みを小さくでき、例えば、レーザ光の光軸ずれを抑制できる。また、フィレット５１の端部において、半導体レーザアレイ２０が受ける応力も低減され、半導体レーザアレイ２０の動作寿命が低下するのを抑制できる。
　＜変形例３＞
　図１０は、本変形例に係る半導体光共振器３０の断面模式図を示す。凹凸部の平面模式図を示す。なお、図１０において、実施形態１と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
　本変形例の半導体レーザアレイ２０は、凹凸部４０が前端面２１ａから前後方向に延びて半導体レーザアレイ２０の中間部分まで形成されている点で、実施形態１に示す半導体レーザアレイ２０と異なる。
　このように、凹凸部４０を半導体レーザアレイ２０の中間部分まで形成するようにしてもよく、本変形例においても実施形態１に示す構成が奏するのと同様の効果を奏する。つまり、フィレット５１から加わる引っ張り応力が半導体レーザアレイ２０の光出射部２１の一部に集中するのを抑制することができる。このことにより、半導体レーザアレイ２０が破壊されるのを抑制できる。また、半導体レーザアレイ２０に大きな歪が発生するのを抑制し、レーザ光の光軸ずれを抑制できる。
　なお、このような効果を奏するためには、凹凸部４０は、前端面２１ａから前後方向に光出射部２１を越えて延びていることが好ましい。このようにすることで、半導体レーザアレイ２０においてフィレット５１に覆われた部分では、確実に応力集中を緩和できる。
　なお、凹凸部４０が半導体レーザアレイ２０の表面全体に設けられていないため、実施形態１に示す場合に比べて、表面電極３８と金属ロウ材５０との接合面積が増加する割合は小さくなる。このため、フィレット５１の面積が縮小される割合も実施形態１に示す場合に比べて小さくなる。
　（実施形態２）
　図１１Ａは、本実施形態に係る凹凸部の平面模式図を、図１１Ｂは、図１１ＡのＸＩＢ－ＸＩＢ線での断面模式図を、図１１Ｃは、図１１ＡのＸＩＣ－ＸＩＣ線での断面模式図をそれぞれ示す。なお、図１１Ａ～１１Ｃにおいて、実施形態１と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
　本実施形態の半導体レーザアレイ２０は、以下の点を除けば、図１～４Ｃに示す半導体レーザアレイ２０と同様の構造を有している。
　本実施形態の半導体レーザアレイ２０は、コンタクト層３６に形成された凹部４１において、互いに隣り合う溝部３６ａの幅が前端面２１ａから後端面２２にかけて連続的に減少している。その結果、凹凸部４０において、凹部４１の左右方向の幅が前端面２１ａから後端面２２にかけて連続的に減少しており、前端面２１ａではＷ１（＝４μｍ）であるのに対し、後端面２２ではＷ２（Ｗ２＜Ｗ１）となっている。Ｗ２は、溝部３６ａの深さである０．５μｍ以上でかつ４μｍ未満である。
　本実施形態によれば、実施形態１に示す構成が奏するのと同様の効果を奏することができる。つまり、フィレット５１から加わる引っ張り応力が半導体レーザアレイ２０の光出射部２１の一部に集中するのを抑制することができる。このことにより、半導体レーザアレイ２０が破壊されるのを抑制できる。また、半導体レーザアレイ２０に大きな歪が発生するのを抑制し、レーザ光の光軸ずれを抑制できる。
　さらに、サブマウント１０の前面からの半導体レーザアレイ２０の突き出し長さを短くして、光出射部２１の下面に接するフィレット５１の面積を小さくできる。このことについてさらに説明する。
　表面電極３８と金属ロウ材５０とを接合する際に、溶融した金属ロウ材５０は、凹部４１の内部に溜まるとともに、半導体レーザアレイ２０を金属ロウ材５０に向けて加圧する力により、凹部４１の両端に向けて押し出される。本実施形態に示すように、凹部４１の左右方向の幅が前端面２１ａから後端面２２にかけて直線的に減少していると、後端部側で凹部４１の中を移動する金属ロウ材５０の速度が高くなる。これにより、各凹部４１の中では前端部側から後端部側に向けて金属ロウ材５０が流れるようになる。
　その結果、光出射部２１の下面に回り込む金属ロウ材５０の量が、実施形態１に示す光半導体装置１００に比べて少なくなり、光出射面に金属ロウ材５０が付着する確率が低くなる。このことにより、光半導体装置１００で初期不良が発生するのを抑制でき、光半導体装置１００の製造コストを低減できる。
　また、光出射部２１の下面に回り込む金属ロウ材５０の量が少なくなるため、フィレット５１が光出射部２１の下面を覆う面積も縮小される。このことにより、サブマウント１０の前面からの半導体レーザアレイ２０の突き出し長さを短くできる。また、フィレット５１の面積が縮小されることで、半導体レーザアレイ２０に発生する歪みを小さくでき、例えば、レーザ光の光軸ずれを抑制できる。また、フィレット５１の端部において、半導体レーザアレイ２０が受ける応力も低減され、半導体レーザアレイ２０の動作寿命が低下するのを抑制できる。
　（実施形態３）
　図１２Ａ－１および図１２Ａ－２は、本実施形態に係る凹凸部の断面模式図を示す。図１２Ｂ－１および図１２Ｂ－２は、比較のための凹凸部の断面模式図を、図１２Ｃ－１および図１２Ｃ－２は、比較のための別の凹凸部の断面模式図をそれぞれ示す。なお、図１２Ｂ－２に示す凹凸部４０は、実施形態１に示すとの同じ構造である。また、図１２Ａ－１～１２Ｃ－２において、実施形態１と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。また、説明の便宜上、表面電極３８の積層構造は図示を省略する。また、図１２Ａ－１、図１２Ｂ－１および図１２Ｃ－１は、コンタクト層３６に溝部３６ａを形成した後の断面を、図１２Ａ－２、図１２Ｂ－２および図１２Ｃ－２は、凹凸部４０を形成した後の断面をそれぞれ示している。なお、図１２Ａ－２～図１２Ｃ－２に示す凹凸部４０は、溝部３６ａが形成されたコンタクト層３６の表面に、表面電極３８が形成された構造である。
　図１２Ａ－２に示す本実施形態の凹凸部４０は、溝部３６ａの幅ｗ１及び隣り合う溝部３６ａの間隔ｗ３と、凹部４１の幅Ｗ１と凸部４２の幅Ｗ３との関係を除けば、図１，３，４Ａ，４Ｂ，４Ｃに示す実施形態１の凹凸部４０と同様の構造及び寸法関係を有している。
　本実施形態に示す凹凸部４０は、以下の点で実施形態１に示す凹凸部４０と異なる。
　図１２Ａ－１に示すように、本実施形態では、コンタクト層３６に深さが０．５μｍの溝部３６ａを形成するにあたって、コンタクト層３６において、溝部３６ａの幅ｗ１と、隣り合う溝部３６ａの間隔ｗ３とを同じ値に設定している。なお、本実施形態では、ｗ１＝ｗ３＝３μｍとしているが、特にこれに限定されない。その結果、複数の溝部３６ａを含むコンタクト層３６に厚さが０．５μｍの表面電極３８を形成した後に、凹凸部４０の凹部４１の幅Ｗ１は凸部４２の幅Ｗ３よりも狭くなる。つまり、Ｗ１＜Ｗ３の関係が成立し、この場合の凹凸部４０における凹部４１のピッチ及び凸部４２のピッチは６μｍとなる。
　一方、図１２Ｂ－１に示すように、コンタクト層３６において、隣り合う溝部３６ａの間隔ｗ３（＝３μｍ）よりも溝部３６ａの幅ｗ１（＝５μｍ）を広く取ると、最終的に、凹凸部４０の凹部４１の幅Ｗ１は凸部４２の幅Ｗ３とが同じ値、この場合は４μｍとなる。よって、凹凸部４０における凹部４１のピッチ及び凸部４２のピッチは８μｍとなる。
　前述したとおり、コンタクト層３６に溝部３６ａを形成するにあたって、マスクパターン（図示せず）を用いたエッチング処理を行う。このマスクパターンに覆われた部分、つまり、隣り合う溝部３６ａの間の部分（凸部）が、表面電極３８の形成後に凹凸部４０の凸部４２となる。また、凸部４２と隣り合うマスクパターンの間の部分（凹部）が、表面電極３８の形成後に凹凸部４０の凹部４１となる。
　一方、加工プロセスの制約により、マスクパターンの幅や隣り合うマスクパターンの間隔は、それぞれ定められた下限値を有し、多くの場合は、これらの下限値はほぼ同じ値である。
　よって、図１２Ａ－１に示すように、コンタクト層３６において、隣り合う溝部３６ａの間隔ｗ３と溝部３６ａの幅ｗ１とが同じ値となるように、コンタクト層３６に溝部３６ａを形成することで、図１２Ａ－２と図１２Ｂ－２とで同じ面積の凹凸部４０が形成されるとした場合、図１２Ａ－２では、同じ面積の凹凸部４０に形成される凹部４１及び凸部４２の密度を、図１２Ｂ－２に示すよりも高められる。本実施形態では、図１２Ｂ－２に示す場合よりも、当該密度を１．３倍に高められる。なお、図１２Ａ－２～図１２Ｃ－２に示す構造に限らず、光半導体装置１００において、凹凸部４０は、その表面に表面電極３８が形成されている。言い替えると、コンタクト層３６の表面に、表面電極３８が形成された構造である。凹凸部４０における凹部４１の幅Ｗ１が凹凸部４０における凸部４２の幅Ｗ３よりも狭いことが好ましい。これにより、半導体レーザアレイ２０のコンタクト層３６の表面に、表面電極３８が形成された凹凸部４０が金属ロウ材５０を介してサブマウント１０に接続される。具体的には、半導体レーザアレイ２０の光出射部２１の下面に形成された凹凸部４０とサブマウント１０の前面にかけて金属ロウ材５０によるフィレット５１が形成されて接合される。
　このことにより、さらに、フィレット５１から加わる引っ張り応力が凹凸部４０の各凹部４１の側面に分散して、半導体レーザアレイ２０の光出射部２１への応力集中を実施形態１に示す構成よりも抑制することができる。
　なお、図１２Ｃ－１に示すように、コンタクト層３６において、溝部３６ａの幅ｗ１を図１２Ｂ－１に示すよりも広くして６μｍとすると、凹凸部４０における凹部４１の幅Ｗ１は５μｍとなり、凸部４２の幅Ｗ３は４μｍとなる。この場合、図１２Ｂ－２と図１２Ｃ－２とで同じ面積の凹凸部４０が形成されるとした場合、図１２Ｃ－２では、同じ面積の凹凸部４０に形成される凹部４１及び凸部４２の密度は、図１２Ｂ－２に示す場合の０．９倍となる。したがって、図１２Ｃ－２では、半導体レーザアレイ２０の光出射部２１への応力集中を抑制する効果が図１２Ａ－２や図１２Ｂ－２に示す場合よりも弱まることは言うまでもない。
　（その他の実施形態）
　各実施形態や変形例に示した各構成要素を組み合わせて新たな実施形態とすることもできる。例えば、変形例１に示す電極ストライプ３８ｄの間隔を図１１Ａに示すように変更してもよい。この場合も、実施形態２に示す構成が奏するのと同様の効果を奏することができる。
　また、実施形態３に示す凹部４１の幅Ｗ１と凸部４２の幅Ｗ３との大小関係（Ｗ１＜Ｗ３）を変形例１～３に示す構成に適用してもよい。このようにすることで、実施形態３に示すのと同様に、各変形例に示す構成において、半導体レーザアレイ２０の光出射部２１への応力集中をさらに抑制することができる。
　また、実施形態１，２において、光半導体素子が半導体レーザアレイ２０である例を示したが、単一の光共振器を有する半導体レーザ素子であってもよい。
　サブマウント１０は所定の熱伝導性を有していればよく、導電基板であってもよいし、絶縁基板であってもよい。
　また、裏面電極３７の形状は、図３，７，９に示したように、平坦でなくてもよく、例えば、導電層３７ｃがパターニングされていてもよい。また、拡散防止層３７ｂの表面にＡｕバンプを複数形成して導電層３７ｃとしてもよい。
　また、半導体レーザアレイ２０に凹凸部４０を設けない状態で光出射部２１にフィレット５１から加わる応力の分布がわかっていれば、その分布に基づいて応力集中を打ち消すように左右方向で凹凸部４０のピッチを変化させるようにしてもよい。応力分布は、実際に光半導体装置１００を形成した後に実験的に確認することができる。
　（実施の形態４）
　図１３および図１４に示されるように、光半導体装置２００は、サブマウント２１０を備える。サブマウント２１０は、前面２１１、背面２１２、右側面２１３、左側面２１４、上面２１５および下面２１６を有する。サブマウント２１０は、上面２１５に金属ロウ層２５０を受容する溝２５３を含む。
　図１５に示されるように、溝２５３は、前後方向に延びており、前端２５４および後端２５５を有する。前端２５４は、前後方向で前面２１１よりも背面２１２の近くに位置する。後端２５５は、前後方向で背面２１２と同じ位置に位置する。つまり溝２５３は、前面２１１では閉じられ、背面２１２では開放されている。
　光半導体装置２００は、さらに、サブマウント２１０の上面２１５上およびサブマウント２１０の溝２５３内に配された金属ロウ層２５０を備える。
　光半導体装置２００は、さらに、金属ロウ層２５０上に配された光半導体レーザアレイ２２０を備える。光半導体レーザアレイ２２０は、前面２２１（光出射面）、背面２２２、右側面２２３、左側面２２４、上面２２５および下面２２６を有する。下面２２６は、平坦でもよく、凹凸部を有してもよい。
　図１５に示されるように、光半導体レーザアレイ２２０の前面２２１は、前後方向で溝２５３の前端２５４よりも溝２５３の後端２５５から遠い位置に位置している。本実施形態では、光半導体レーザアレイ２２０の前面２２１は、前後方向でサブマウント２１０の前面２１１と溝２５３の前端２５４との間に位置している。これに代えて、図１６に示されるように、光半導体レーザアレイ２２０の前面２２１は、実施形態１と同様に、前後方向でサブマウント２１０の前面２１１よりもサブマウント２１０の背面２１２から遠い位置に位置してもよい。
　図１５に示されるように、光半導体レーザアレイ２２０の背面２２２は、前後方向で溝２５３の後端２５５よりも溝２５３の前端２５４に近い位置に位置していてもよい。
　図１５に示されるように、溝２５３は、左右方向において光半導体レーザアレイ２２０の右側面２２３と光半導体レーザアレイ２２０の左側面２２４との間に位置する。
　金属ロウ層２５０は、金属ロウ材からなる。光半導体レーザアレイ２２０がサブマウント２１０に実装されるとき、金属ロウ材は溶融している。溶融した金属ロウ材は、光半導体レーザアレイ２２０およびサブマウント２１０から圧力を受けて、光半導体レーザアレイ２２０とサブマウント２１０との間の隙間内で広がる。金属ロウ材は、部分的に、溝２５３内に入る（図１５、矢印２５６）。上述の通り、溝２５３は、前面２１１では閉じられ、背面２１２では開放されている。溝２５３内の金属ロウ材は、光半導体レーザアレイ２２０およびサブマウント２１０から圧力を受けて、溝２５３内を前端２５４から後端２５５に向けて流動する（図１５、矢印２５７）。つまり、余剰の金属ロウ材は、光半導体レーザアレイ２２０の背面２２２からはみ出やすくなる。このことが、余剰の金属ロウ材が光半導体レーザアレイ２２０の前面２２１にはみ出ることを防止している。
　光半導体装置２００は、上下方向において互いに反対の上面２１５および下面２１６と前記上下方向に直交する前後方向において互いに反対の前面２１１および背面２１２とを有するサブマウント２１０を含む。サブマウント２１０は、サブマウント２１０の上面２１５に、前記前後方向に延びており、閉じた前端２５４および開放された後端２５５を有する溝２５３を含む。光半導体装置２００は、さらに、サブマウント２１０の上面２１５上および前記サブマウント２１０の溝２５３内に配された金属ロウ層２５０を含む。光半導体装置２００は、さらに、金属ロウ層２５０上に配され、前記前後方向において互いに反対の前面２２１および背面２２２を有する光半導体レーザアレイ２２０を含む。光半導体レーザアレイ２２０は、前面２２１からレーザ光を出射する。光半導体レーザアレイ２２０の前面２２１は、前記前後方向においてサブマウント２１０の前面２１１と前記溝２５３の前端２５４との間に位置する。
　（実施の形態５）
　図１７に示されるように、光半導体装置３００は、サブマウント３１０を備える。サブマウント３１０は、前面３１１、背面３１２、右側面、左側面、上面３１５および下面を有する。サブマウント３１０は、上面３１５に金属ロウ層３５０を受容する溝３５３ａ，３５３ｂを含む。
　光半導体装置３００は、さらに、サブマウント３１０の上面３１５上およびサブマウント３１０の溝３５３ａ，３５３ｂ内に配された金属ロウ層３５０を備える。
　光半導体装置２００は、さらに、金属ロウ層３５０上に配された光半導体レーザ３２０を備える。光半導体レーザ３２０は、前面３２１（光出射面）、背面３２２、左側面、右側面、上面および下面３２６を有する。下面３２６は、平坦でもよく、凹凸部を有してもよい。光半導体レーザ３２０は、前後方向に延びるエミッタ３２７を含む。
　溝３５３ａは、前後方向に延びており、前端３５４ａおよび後端３５５ａを有する。前端３５４ａは、前後方向で前面３１１と同じ位置に位置してもよい。後端３５５ａは、前後方向で背面３１２と同じ位置に位置してもよい。つまり溝３５３ａは、前面３１１および背面３１２の両方で開放されていてもよい。これに代えて、前端３５４ａは、前後方向で前面３１１よりも背面３１２の近くに位置してもよい。後端３５５ａは、前後方向で背面３１２と同じ位置に位置してもよい。つまり溝３５３ａは、前面３１１では閉じられ、背面３１２では開放されてもよい。
　溝３５３ａは、左右方向に幅を有する。溝３５３ａは、前端３５４ａから後端３５５ａまで単一の幅を有してもよい。これに代えて、溝３５３ａは、前端３５４ａでは第１の幅を有し、後端３５５ａでは第１の幅よりも大きな第２の幅を有し、前端３５４ａから後端３５５ａまで段階的または連続的に変化する幅を有してもよい。
　溝３５３ａは、サブマウント３１０の前面３１１から背面３１２まで単一の深さを有してもよい。これに代えて、溝３５３ａは、サブマウント３１０の前面３１１から背面３１２までの間に複数の異なる深さを有してもよい。例えば、溝３５３ａは、サブマウント３１０の前面３１１から背面３１２までの間に交互に並んだ複数の第１セクション（第１の深さを有する）と複数の第２セクション（第１の深さと異なる第２の深さを有する）とを含んでもよい。ある実施例では、第１の深さおよび第２の深さは、いずれも、ゼロよりも大きくサブマウント３１０の厚みよりも小さい。別の実施例では、第１の深さは、ゼロよりも大きくサブマウント３１０の厚みよりも小さく、第２の深さは、サブマウント３１０の厚みと同じである。つまり溝３５３ａは、第２セクションでは貫通孔からなる。さらに別の実施例では、第１の深さは、ゼロよりも大きくサブマウント３１０の厚みよりも小さく、第２の深さは、ゼロである。
　上述の通り、溝３５３ａおよびエミッタ３２７は、いずれも前後方向に延びている。溝３５３ａは、左右方向においてエミッタ３２７とは異なる位置に位置してもよい。溝３５３ａは、さらに、左右方向において光半導体レーザ３２０とは異なる位置に位置してもよい。これに代えて、溝３５３ａは、左右方向においてエミッタ３２７と同じ位置に位置してもよい。
　溝３５３ｂは、溝３５３ａと同じ構造的特徴を有してもよい。
　光半導体装置３００は、上下方向において互いに反対の上面３１５および下面と前記上下方向に直交する前後方向において互いに反対の前面３１１および背面３１２とを有するサブマウント３１０を含む。サブマウント３１０は、サブマウント３１０の上面３１５に、前記前後方向に延びる溝３５３ａを含む。光半導体装置３００は、さらに、サブマウント３１０の上面３１５上およびサブマウント３１０の溝３５３ａ内に配された金属ロウ層３５０を含む。光半導体装置３００は、さらに、金属ロウ層３５０上に配され、前記前後方向において互いに反対の前面３２１および背面３２２を有する光半導体レーザ３２０を含む。光半導体レーザ３２０は、前記前後方向に延びて前面３２１からレーザ光を出射するエミッタ３２７を含む。光半導体レーザ３２０の前面３２１は、前記前後方向においてサブマウント３１０の前面３１１よりもサブマウント３１０の背面３１２から遠い位置または同じ位置に位置する。溝３５３ａは、前記上下方向および前記前後方向に直交する左右方向においてエミッタ３２７とは異なる位置に位置する。
　（実施の形態６）
　図１８に示されるように、光半導体装置４００は、サブマウント４１０を備える。サブマウント４１０は、前面４１１、背面４１２、右側面４１３、左側面４１４、上面４１５および下面を有する。サブマウント４１０は、サブマウント４１０の上面４１５に金属ロウ層４５０を受容する溝４５３を含む。
　光半導体装置４００は、さらに、サブマウント４１０の上面４１５上およびサブマウント４１０の溝４５３内に配された金属ロウ層４５０を備える。
　光半導体装置４００は、さらに、金属ロウ層４５０上に配された光半導体レーザ４２０を含む。光半導体レーザ４２０は、前面４２１（光出射面）、背面４２２、左側面、右側面、上面および下面４２６を有する。下面４２６は、平坦でもよく、凹凸部を有してもよい。光半導体レーザ４２０は、前後方向に延びるエミッタ４２７を含む。
　溝４５３は、左右方向に延びており、右端４５６および左端４５７を有する。右端４５６は、右側面４１３と同じ位置に位置してもよい。左端４５７は、左側面４１４と同じ位置に位置してもよい。つまり溝４５３は、右側面４１３および左側面４１４の両方で開放されていてもよい。
　溝４５３は、さらに、前縁４５４および後縁４５５を有する。前縁４５４は、前後方向でサブマウント４１０の前面４１１よりもサブマウント４１０の背面４１２の近くに位置してもよい。後縁４５５は、前後方向でサブマウント４１０の背面４１２よりもサブマウント４１０の前面４１１の近くに位置してもよい。これに代えて、後縁４５５は、サブマウント４１０の背面４１２と同じ位置に位置してもよい。
　溝４５３は、前後方向に幅を有する。溝４５３は、右端４５６から左端４５７まで単一の幅を有してもよい。これに代えて、溝４５３は、右端４５６から左端４５７まで複数の異なる幅を有してもよい。例えば、溝４５３は、左右方向に延びている。エミッタ４２７は、前後方向に延びている。溝４５３は、左右方向においてエミッタ４２７と交差する交差位置４５８を含む。溝４５３は、右端４５６および左端４５７では共通の第１の幅を有し、交差位置４５８では第１の幅よりも小さい第２の幅を有し、右端４５６から交差位置４５８まで段階的または連続的に変化する幅を有し、左端４５７から交差位置４５８まで段階的または連続的に変化する幅を有してもよい。
　光半導体装置４００は、上下方向において互いに反対の上面４１５および下面と前記上下方向に直交する前後方向において互いに反対の前面４１１および背面４１２と前記上下方向および前記前後方向に直交する左右方向において互いに反対の右側面４１３および左側面４１４とを有するサブマウント４１０を含む。サブマウント４１０は、サブマウント４１０の上面４１５に、前記左右方向に延びる溝４５３を含む。光半導体装置４００は、さらに、サブマウント４１０の上面４１５上およびサブマウント４１０の溝４５３内に配された金属ロウ層４５０を含む。光半導体装置４００は、さらに、金属ロウ層４５０上に配され、前記前後方向において互いに反対の前面４２１および背面４２２を有する光半導体レーザ４２０を含む。光半導体レーザ４２０は、前記前後方向に延びており、前面４２１からレーザ光を出射するエミッタ４２７を含む。光半導体レーザ４２０の前面４２１は、前記前後方向においてサブマウント４１０の前面４１１よりもサブマウント４１０の背面４１２から遠い位置または同じ位置に位置する。
　（実施の形態７）
　図１９に示されるように、光半導体装置５００は、サブマウント５１０を備える。サブマウント５１０は、前面５１１、背面５１２、右側面、左側面、上面５１５および下面を有する。サブマウント５１０は、サブマウント５１０の上面５１５に金属ロウ層５５０を受容する溝５５３を含む。
　光半導体装置５００は、さらに、サブマウント５１０の上面５１５上およびサブマウント５１０の溝５５３内に配された金属ロウ層５５０を備える。
　光半導体装置５００は、さらに、金属ロウ層５５０上に配された光半導体レーザアレイ５２０を含む。光半導体レーザアレイ５２０は、前面５２１（光出射面）、背面５２２、左側面、右側面、上面および下面５２６を有する。下面５２６は、平坦でもよく、凹凸部を有してもよい。光半導体レーザアレイ５２０は、前後方向に延びる第１エミッタ５２７ａおよび前後方向に延びる第２エミッタ５２７ｂを含む。第２エミッタ５２７ｂは、左右方向において第１エミッタ５２７ａとは異なる位置に位置する。
　溝５５３は、前後方向に延びており、前端５５４および後端５５５を有する。前端５５４は、前後方向で前面５１１と同じ位置に位置してもよい。後端５５５は、前後方向で背面５１２と同じ位置に位置してもよい。つまり溝５５３は、前面５１１および背面５１２の両方で開放されていてもよい。これに代えて、前端５５４は、前後方向で前面５１１よりも背面５１２の近くに位置してもよい。後端５５５は、前後方向で背面５１２と同じ位置に位置してもよい。つまり溝５５３は、前面５１１では閉じられ、背面５１２では開放されてもよい。
　溝５５３は、左右方向に幅を有する。溝５５３は、前端５５４から後端５５５まで単一の幅を有してもよい。これに代えて、溝５５３は、前端５５４では第１の幅を有し、後端５５５では第１の幅よりも大きな第２の幅を有し、前端５５４から後端５５５まで段階的または連続的に変化する幅を有してもよい。
　上述の通り、溝５５３、第１エミッタ５２７ａおよび第２エミッタ５２７ｂは、いずれも前後方向に延びている。溝５５３は、左右方向において第１エミッタ３２７ａおよび第２エミッタ３２７ｂの間に位置してもよい。
　光半導体装置５００は、上下方向において互いに反対の上面５１５および下面と前記上下方向に直交する前後方向において互いに反対の前面５１１および背面５１２とを有するサブマウント５１０を含む。サブマウント５１０は、サブマウント５１０の上面５１５に、前記前後方向に延びる溝５５３を含む。光半導体装置５００は、さらに、サブマウント５１０の上面５１５上およびサブマウント５１０の溝５５３内に配された金属ロウ層５５０を含む。光半導体装置５００は、さらに、金属ロウ層５５０上に配され、前記前後方向において互いに反対の前面５２１および背面５２２を有する光半導体レーザアレイ５２０を含む。光半導体レーザアレイ５２０は、前記前後方向に延びて前面５２１から第１レーザ光を出射する第１エミッタ５２７ａを含む。光半導体レーザアレイ５２０は、さらに、前記上下方向および前記前後方向と直交する左右方向において第１エミッタ５２７ａと異なる位置に配され、前記前後方向に延びて前面５２１から第２レーザ光を出射する第２エミッタ５２７ｂを含む。溝５５３は、前記左右方向において第１エミッタ５２７ａと第２エミッタ５２７ｂとの間に位置する。
　本発明の光半導体装置は、フィレットから光半導体素子の光出射部に加わる応力の集中を緩和でき、加工用途等で使用される高出力レーザ光源に適用する上で有用である。
１０　　サブマウント
２０　　半導体レーザアレイ（光半導体素子）
２１　　光出射部
２１ａ　前端面（光出射面）
２２　　後端面
３０　　半導体光共振器
３０Ａ　半導体積層体
３１　　基板
３２　　第１クラッド層
３３　　活性層
３４　　第２クラッド層
３５，３５ａ　電流狭窄層
３６　　コンタクト層
３６ａ　溝部
３６ｂ　実リッジ
３６ｃ　ダミーリッジ
３７　　裏面電極
３８　　表面電極
３８ｄ　電極ストライプ
４０　　凹凸部
４１　　凹部
４２　　凸部
５０　　金属ロウ材
５１　　フィレット
１００　光半導体装置

Claims (10)

  1. 　サブマウントと前記サブマウントの上面に金属ロウ材を介して実装された光半導体素子とを少なくとも備えた光半導体装置であって、
    　上面視で、前記光半導体素子の光出射部は前記サブマウントの前面から外側に突出または同じ位置に配置され、
    　前記サブマウントの前面から前記光出射部の下面にかけて前記金属ロウ材からなるフィレットが形成されており、
    　前記光半導体素子の表面に、前記光半導体素子の前端面と交差する第１方向に沿ってそれぞれ延びる複数の凹部が前記前端面と平行な第２方向に互いに間隔をあけて配列された凹凸部が形成されており、
    　前記光半導体素子の表面に形成された表面電極と前記金属ロウ材とが接合されていることを特徴とする光半導体装置。
  2. 　請求項１に記載の光半導体装置において、
    　前記前端面は前記光半導体素子の光出射面であり、
    　前記凹凸部は前記前端面から前記光出射部を越えて所定の位置まで延びていることを特徴とする光半導体装置。
  3. 　請求項２に記載の光半導体装置において、
    　前記凹凸部は前記前端面から前記光半導体素子の後端面まで延びていることを特徴とする光半導体装置。
  4. 　請求項３に記載の光半導体装置において、
    　前記凹部の幅は前記前端面から前記後端面まで一定であることを特徴とする光半導体装置。
  5. 　請求項３に記載の光半導体装置において、
    　前記凹部の幅は前記前端面から前記後端面にかけて狭くなっていることを特徴とする光半導体装置。
  6. 　請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光半導体装置において、
    　前記光半導体素子は半導体積層体を有しており、
    　前記半導体積層体の表面に前記前端面と平行な方向に互いに間隔をあけて前記表面電極の一部をなす複数の電極ストライプを形成することで、前記凹凸部が設けられることを特徴とする光半導体装置。
  7. 　請求項６に記載の光半導体装置において、
    　前記電極ストライプの表面には、前記電極ストライプを構成する金属よりも融点が高い金属層が設けられていることを特徴とする光半導体装置。
  8. 　請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光半導体装置において、
    　前記光半導体素子は半導体積層体を有しており、
    　前記前端面と平行な方向に互いに間隔をあけて前記半導体積層体の表面に複数の溝部または複数のリッジを形成することで、前記凹凸部が設けられることを特徴とする光半導体装置。
  9. 　請求項１～４及び６～８のいずれか１項に記載の光半導体装置において、
    　前記凹凸部は、その表面に前記表面電極が形成されており、
    　前記凹凸部における前記凹部の幅が前記凹凸部における凸部の幅よりも狭いことを特徴とする光半導体装置。
  10. 　請求項１に記載の光半導体装置において、
    　前記サブマウントは、前記第１方向において前記前面に対向する背面を有し、
    　前記サブマウントは、さらに、前記サブマウントの前記上面に、前記第１方向に延びて前端および後端を有する溝を含み、
    　前記溝の前記前端は、前記第１方向において前記サブマウントの前記前面と前記サブマウントの前記背面との間または前記サブマウントの前記前面と同じ位置に位置し、
    　前記溝の前記後端は、前記第１方向において前記サブマウントの前記背面と同じ位置に位置し、
    　前記光半導体素子は、前記第２方向において互いに対向する右側面および左側面を有し、
    　前記光半導体素子の前記前端面は、前記第１方向において前記サブマウントの前記前面よりも前記サブマウントの前記背面から遠い位置または同じ位置に位置し、
    　前記溝は、前記第２方向において前記光半導体素子の前記右側面と前記光半導体素子の前記左側面との間に位置し、
    　前記溝は、前記金属ロウ材を収容している、光半導体装置。
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