JP2003249724A

JP2003249724A - 窒化物系化合物半導体レーザ装置およびその製造方法

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Publication number: JP2003249724A
Application number: JP2002047819A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Ogawa; 淳小河; Shinya Ishida; 真也石田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-02-25
Filing date: 2002-02-25
Publication date: 2003-09-05
Anticipated expiration: 2022-02-25
Also published as: JP4036658B2

Abstract

(57)【要約】【課題】熱抵抗特性が良好で長寿命の窒化物系化合物
半導体レーザ装置、およびその製造方法を提供する。【解決手段】マウント部材への固着用のハンダ層に接
するチップ面のうち、活性層への電流注入領域の直上ま
たは直下の部分と、この部分のうち共振器端面から延在
する誘電体膜で覆われる部分との、レーザ共振器長方向
の長さの比率を、２０％以下とする。製造に際しては、
分割後に個々のレーザダイオードチップとなるバー状の
チップ原体を作製し、チップ原体をバー状の治具で挟ん
で、個々のレーザダイオードチップの共振器端面となる
面を含むチップ原体の端部が治具の端部のうちチップ原
体に接する部位よりも突出する状態として、共振器端面
となる面に誘電体膜を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、窒化物系化合物半
導体のレーザ装置、およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体レーザ装置においては、その動作
時にレーザダイオード（以下、ＬＤともいう）のチップ
（以下、ＬＤチップともいう）で発生する熱を効率よく
支持基体に放散させて発光部の温度上昇に伴う特性劣化
を抑制するために、導電性接合剤（以下、ハンダともい
う）を用いて、半導体ＬＤチップをマウント部材にマウ
ントすることが行われている。例えば、窒化物系化合物
半導体のＬＤチップのマウント方法は、以下に説明する
３つ（Ａ、Ｂ、Ｃ）に大別できる。図１９から図２１に
各マウント方法の半導体レーザ装置の断面概略図を示
す。

【０００３】図１９は、基板としてサファイア等の絶縁
性基板を用いたＬＤチップを、絶縁性基板側をサブマウ
ントに対向させて（ｐ型電極アップ）、ダイボンディン
グした場合（Ａ）の半導体レーザ装置の断面概略図であ
る。図１９において、符号１７０１は絶縁性基板、１９
０２は絶縁性基板１７０１上に成長させた窒化物系化合
物半導体成長層、１３０２は絶縁性基板１７０１と半導
体成長層１９０２を含む半導体ＬＤチップ、１９０５は
ハンダ、１９０４は絶縁性基板１７０１の裏面とハンダ
１９０５の融着強度を上げるために半導体ＬＤチップ側
に形成した金属多層膜、１６１０は活性層である。

【０００４】半導体レーザチップ１３０２は、金属多層
膜１９０６が形成されたサブマウント１２０５とハンダ
１９０５を介して、ダイボンディングされている。２１
１はｎ型電極、１０３はｐ型電極である。絶縁性基板と
して絶縁性のＧａＮ基板を用いた場合も同様のマウント
方法をとることができる。また、半導体ＬＤチップと
は、基板と半導体成長層を含めたものを指すが、基板ま
たは半導体成長層に電極や金属多層膜が形成されている
場合は、電極や金属多層膜も含める。

【０００５】図２０は、基板に導電性物質を用い、半導
体成長層１９０２側にｐ型電極１０３、導電性基板２０
０１側にｎ型電極２１１を形成し、導電性基板２００１
がサブマウントと対向するように（ｐ型電極アップ）、
ダイボンディングを行った場合（Ｂ）の半導体レーザ装
置の概略断面図であり、図２１は、同様に、基板に導電
性物質を用い、半導体成長層１９０２側にｐ型電極１０
３、導電性基板２００１側にｎ型電極２１１を形成し、
半導体成長層１９０２がサブマウント１２０５と対向す
るように（ｐ型電極ダウン）、ダイボンディングを行っ
た場合（Ｃ）の半導体レーザ装置の概略断面図ある。

【０００６】ここで、ダイボンディングとは、一般的に
は、次のような工程を指す。通常、ハンダはあらかじめ
マウント部材上に設けられており、これを融点以上に加
熱し、所定の位置にアライメントしたレーザチップを、
融解したハンダにコレットで押し付け、その後、ハンダ
を冷却、固化させる。この工程により、半導体ＬＤチッ
プとマウント部材とが熱伝導性よく接着される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】半導体ＬＤチップをマ
ウント部材にダイボンディングするまでに、ＬＤチップ
の共振器端面にＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂等の誘電体
膜をコーティングする場合があるが、この工程の際に、
共振器端面以外の面にも誘電体材料が回り込み、共振器
端面以外の面もコーティングされていた。図２２は、ダ
イボンディングする面（以下、マウント面という）の一
部が回り込んだ誘電体膜で覆われた窒化物系化合物半導
体ＬＤチップの模式図である。図２２において、２２０
１はマウント面、２２０２はマウント面を覆う誘電体
膜、２２０３は誘電体膜２２０２の境界（縁）である。
誘電体膜は金属に比べて熱伝導率が低いため、誘電体膜
で一部が覆われた面をサブマウントに対向させて、ハン
ダ材を用いてダイボンディングした場合、放熱効果が減
少する。とりわけ、窒化物系化合物半導体ＬＤチップの
ように反りがある場合は、サブマウントとの接触面積が
減少して、さらに放熱効果が低下し、ＬＤの熱特性（例
えば、熱抵抗値）、寿命等に悪影響を与えていた。

【０００８】代表的な熱伝導率に関しては、温度２７℃
において、窒化物系化合物半導体であるＧａＮは１３０
Ｗ／ｍＫであり、電極や金属多層膜として使用されるＡ
ｕは３１５、Ｐｄは７５.５、Ｎｉは９０.５、Ａｌは２
３７、Ｍｏは１３８、Ｐｔは７１.４である（単位はす
べてＷ／ｍＫ）。一方、コーティング用誘電体膜である
Ａｌ₂Ｏ₃は１７、ＳｉＯ₂は約１Ｗ／ｍＫであり、Ｔｉ
Ｏ₂、ＺｒＯ₂、Ｔａ₂Ｏ ₅、ＴｉＯＮ、ＭｇＦ₂等も同等
レベルの値であり、金属と比べると半分以下（４０Ｗ／
ｍＫ以下）の熱伝導度となっている。

【０００９】ここで、窒化物系化合物半導体のＬＤチッ
プに反りが生じる理由を以下に示す。窒化物系化合物半
導体をその窒化物系化合物半導体とは異なる材料、組成
の成長用基板の上に成長させた場合、窒化物系化合物半
導体と成長用基板との熱膨張係数差から成長後の降温過
程等において、歪みが生じ、その結果、成長用基板と窒
化物系化合物半導体からなるＬＤチップには、反りが存
在することになる。反りが生じる現象は、成長用基板に
ＧａＮを使用した場合にも現れる。これは、成長用基板
であるＧａＮと半導体成長層である窒化物系化合物半導
体の組成が完全に一致しないこと、また、ＧａＮ基板と
半導体成長層との結晶性が異なることが原因であると考
えられる

【００１０】本発明は、従来の技術における上述の問題
点を解消し、熱抵抗が良好で長寿命の窒化物系化合物半
導体レーザ装置、およびその製造方法を提供することを
目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、窒化物系化合物半導体より成り、共振
器端面が誘電体膜で覆われたレーザダイオードチップ
と、レーザダイオードチップを支持するマウント部材
と、レーザダイオードチップとマウント部材の間に位置
して両者を固着するハンダ層とを備える窒化物系化合物
半導体のレーザ装置は、ハンダ層に接するチップ面のう
ち活性層への電流注入領域の直上または直下の部分と、
この部分のうち共振器端面から延在する誘電体膜で覆わ
れる部分との、レーザ共振器長方向の長さの比率が、０
％以上かつ２０％以下であるものとする。

【００１２】半導体ＬＤチップの発熱は、主にｐ型電極
から活性層への電流注入領域周辺で発生する。ここで、
共振器端面を覆う誘電体膜（端面コーティング用誘電体
膜）がハンダ層に接するチップ面（マウント面）に延在
して、電流注入領域の直上または直下の部分が誘電体膜
に覆われている場合においても、レーザ共振器長方向に
関して、電流注入領域の直上または直下の部分に対する
誘電体膜に覆われた部分の長さを２０％以下にすること
で、発生した熱を逃げ易くすることができ（熱抵抗の向
上）、寿命等の特性を高めることが可能になる。

【００１３】共振器端面を覆う誘電体膜はＴｉＯ₂、Ｓ
ｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、Ｔａ₂Ｏ ₅、ＴｉＯＮおよび
ＭｇＦ₂のうちの１種以上の材料で作製することができ
る。

【００１４】これらの材料は、いずれも熱伝導率が４０
Ｗ／ｍＫ以下と低いが、マウント面のうち活性層への電
流注入領域の直上または直下の部分の８０％以上が、誘
電体に覆われることなく直接ハンダ層に接するため、放
熱性が確保され、優れた特性の半導体レーザ装置とな
る。

【００１５】前記目的を達成するため、本発明ではま
た、窒化物系化合物半導体より成り、共振器端面が誘電
体膜で覆われたレーザダイオードチップを備える窒化物
系化合物半導体のレーザ装置の製造方法は、分割後に個
々のレーザダイオードチップとなるバー状のチップ原体
を作製し、チップ原体をバー状の治具で挟んで、個々の
レーザダイオードチップの共振器端面となる面を含むチ
ップ原体の端部が治具の端部のうちチップ原体に接する
部位よりも突出する状態として、共振器端面となるチッ
プ原体の面に誘電体膜を設けるものとする。

【００１６】この方法では、誘電体膜を設ける際に、共
振器端面となる面の全体が露出し、その一方で、個々の
レーザダイオードチップのマウント面となる面のうち、
共振器端面となる面から離れた部位は、治具に接して露
出しない。したがって、共振器端面となる面の全体に誘
電体膜を設けながら、誘電体膜のマウント面への延在を
制限することができる。マウント面のうち活性層への電
流注入領域の直上または直下の部分と、この部分のうち
誘電体膜で覆われる部分との、レーザ共振器長方向の長
さの比率を２０％以下に抑えることも容易である。治具
の材料に制約はないが、劈開性のある半導体を用いれば
作製が容易である。

【００１７】ここで、厚さ方向の中央部がその両側部よ
りも突出した端部を有する治具を用いるとともに、複数
のチップ原体と複数の治具を交互に配置し、かつ、共振
器端面となるチップ原体の面と治具の端部の中央部の面
の高さを揃えて、共振器端面となるチップ原体の面に誘
電体膜を設けるようにすることもできる。

【００１８】このようにすると、一度に多くのチップ原
体に誘電体膜を設けることができて効率がよい上、マウ
ント面のうち誘電体膜で覆われる部分の長さを一定にす
ることができて、レーザ装置の特性を一様にすることが
可能になる。

【００１９】なお、本発明おいて、半導体レーザ装置と
は、半導体ＬＤチップをマウント部材に積載し、一体化
したものを表している。

【００２０】また、以下に「活性層への電流注入領域の
直上または直下の部分」に関する説明をするが、ここで
は、横モード安定性等に効果を示すストライプ状電極の
場合を例に挙げる。

【００２１】まず、「活性層への電流注入領域の直上の
部分」とは、ＬＤチップの半導体成長層方向の上下の面
のうち、活性層に近い方の面を指し、「活性層への電流
注入領域の直下の部分」とは、活性層から遠い方の面の
部分を指す。

【００２２】図２３および図２４はそれぞれ、電極スト
ライプ構造のチップの模式図およびリッジストライプ構
造のチップの模式図であり、ｎ型基板２３０１、半導体
成長層１９０２、活性層１６１０、共振器端面１０１、
ｐ型電極１０３、絶縁膜１０４、絶縁膜等で狭窄された
領域の「活性層への電流注入領域の直上部分を示すライ
ン」（断面部）２３０３、絶縁膜等で狭窄された領域の
「活性層への電流注入領域の直上または直下の部分を示
すライン」（マウント面部）１０６、「活性層への電流
注入領域の直上または直下の部分」１０５の面積（いま
は、電流注入領域の直上の部分）を示す。また、マウン
ト面がｐ型電極側の場合、ｐ型電極側が活性層から近い
ので、ｐ型電極側が「電流注入領域の直上の部分」とな
り、「電流注入領域の直上の部分」の面積とは、リッジ
の直上、または、絶縁膜等で狭窄された領域の直上の部
分（図２３および図２４において、点線で囲まれた部
分）を指す。

【００２３】図２５は、リッジストライプ構造のチップ
の模式図であり、マウント面がｎ型電極側の場合であ
る。このとき、「活性層への電流注入領域の直上または
直下の部分」１０５の領域（いまは、ｎ型電極側が活性
層から遠いので、直下の部分となる）とは、リッジの直
上（ｐ型）部分（図２５において、点線で囲まれた部
分）である。また、電極ストライプ構造についても、さ
らに円形、矩形等の他の形状の電極においても同様に
「電流注入領域の直上または直下の部分」を考えること
ができる。

【００２４】ここで、ＬＤチップのマウント面における
「活性層への電流注入領域の直上または直下の部分」の
レーザ共振器長方向の長さを「長さα」、端面コーティ
ング用誘電体膜で覆われる部分のレーザ共振器長方向の
長さを「長さβ」と定義する。つまり、ＬＤチップのマ
ウント面において、「活性層への電流注入領域の直上ま
たは直下の部分」と、そのうちの端面コーティング用誘
電体膜で覆われる部分との、レーザ共振器長方向の長さ
の比率とは、「長さβ」／「長さα」（＝比率γとす
る）のことを指す。

【００２５】図２６、および図２７は、「長さα」およ
び「長さβ」を説明する図である。図２６は、ＬＤチッ
プの辺に対して平行に誘電体膜がコーティングされ、さ
らにＬＤチップの辺に対して平行に「活性層への電流注
入領域の直上または直下の部分」が存在する場合であ
る。図２６中、１０１はレーザ共振器の端面、１０５は
「活性層への電流注入領域の直上または直下の部分」、
８０２は誘電体膜で覆われた領域、２６０１は「長さ
α」、２６０２は「長さβ」、２６１０は共振器長方向
を示す。

【００２６】また、図２７は、ＬＤチップの辺に対し
て、平行位置からずれて誘電体膜がコーティングされ、
さらにＬＤチップの辺に対して、平行位置からずれて
「活性層への電流注入領域の直上または直下の部分」が
存在する場合である。図２７において、２７０２は誘電
体膜がコーティングされている部分と「活性層への電流
注入領域の直上または直下の部分」との交差した点（境
界の交差した点）であり、２７０１は境界の交差した点
２７０２間の中点であり、２７０３は中点２７０１を通
りＬＤチップの端面の辺に平行に引いたラインである。
上記のように、図２７の場合においても、図２６と同様
に「長さα」２６０１、「長さβ」２６０２を考えるこ
とができる。

【００２７】また、本発明において、マウント部材と
は、半導体ＬＤチップを直接積載するための部品を意味
しており、例えば、半導体発光素子チップ用のサブマウ
ントや、サブマウントを用いずに保持体（ステム、フレ
ームまたはパッケージ）に直接積載する場合において
は、このステムの支持基体、フレームまたはパッケージ
自体を指す。

【００２８】また、本発明において、ハンダとは、半導
体ＬＤチップとマウント部材とを固着させる材料であ
る。例えば、比較的融点の高いＡｕ系ハンダでは、Ａｕ
Ｓｎ、ＡｕＳｉ、ＡｕＧａ、ＡｕＧｅ、ＡｕＳｂ、Ａｕ
Ｎｉ等や、比較的融点の低いハンダでは、Ｉｎ系ハンダ
のＩｎ、ＩｎＰｂ、ＩｎＳｎ、ＩｎＡｇ、ＩｎＡｇＰｂ
等、あるいは、Ｓｎ、ＳｎＰｂ、ＳｎＳｂ、ＳｎＡｇ、
ＳｎＡｇＰｂ、ＳｎＰｂＳｂ等のＳｎを含むハンダ、さ
らには、ＰｂＳｂ、ＰｂＡｇ、ＰｂＺｎ等のＰｂを含む
ハンダ等がある。

【００２９】また、本発明において、マウント面とは、
半導体ＬＤチップを保持体へダイボンディングする際、
ハンダを挟んで保持体と対向する半導体ＬＤチップの面
のことを指す。

【００３０】また、本発明において、窒化物系化合物半
導体とは、窒素がＶ族元素の主であるＩＩＩ−Ｖ系化合
物半導体のことを示しており、具体的には、Ｖ族元素の
うち窒素の比率が５１％以上、１００％以下である半導
体のことを示す。

【００３１】例えば、ＧａＮαＸ_1-α（０.５１≦α≦
１）（ＸはＰ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ等のうち少なくとも１
種類以上を含む元素）、ＢＮβＸ_1-β（０.５１≦β≦
１）、ＡｌＮγＸ_1-γ（０.５１≦γ≦１）、ＡｌδＧ
ａ_1-δＮεＸ_1-ε（０＜δ＜１、０.５１≦ε≦１）、
ＩｎＮζＸ_1-ζ（０.５１≦ζ≦１）、ＩｎηＧａ_1-η
ＮμＸ_1-μ（０＜η＜１、０.５１≦μ≦１）、Ｉｎν
ＧａξＡｌ_1-ν_-ξＮτＸ _1-τ（０＜ν＜１、０＜ξ＜
１、０.５１≦τ≦１）を指す。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。まず、基板としてＧａＮ基板を使用した窒化
物系化合物半導体の半導体レーザ装置を、両面電極、ｐ
型電極アップで製造した第１の実施形態について説明す
る。

【００３３】図１（ａ）は、本実施形態で用いるダイボ
ンディング前の窒化物系化合物半導体ＬＤチップの裏面
（ＧａＮ基板側）からの模式図であり、図１（ｂ）は、
表面（成長層側）からの模式図である。図中、１０１は
レーザ共振器の端面、１０２はｎ型電極の上に形成され
た金属多層膜、１０３はｐ型電極、１０４は絶縁膜、１
０６は「活性層への電流注入領域の直上または直下の部
分を示すライン」（点線）であり、この点線で囲まれた
１０５は「活性層への電流注入領域の直上または直下の
部分」を示す。ｐ型電極アップの場合、窒化物系化合物
半導体ＬＤチップの裏面側（金属多層膜１０２）がマウ
ント面となる。

【００３４】図２は、半導体ＬＤチップの断面の模式図
である。図２において、２０１はｎ型ＧａＮ基板であ
り、基板側から順に、ｎ−ＧａＮコンタクト層２０２、
ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層２０３、ｎ−ＧａＮガイド層
２０４、ＧａＩｎＮ多重量子井戸活性層２０５、ｐ−Ａ
ｌＧａＮ蒸発防止層２０６、ｐ−ＧａＮガイド層２０
７、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２０８、ｐ−ＧａＮコン
タクト層２０９が積層されている。ｐ−クラッド層２０
８およびｐ−コンタクト層２０９には、共振器方向に延
伸したストライプ状のリッジが設けられ、ｐ型電極１０
３とｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２０８、ｐ−ＧａＮコン
タクト層２０９の間にはリッジ部分を除いて、絶縁膜１
０４が設けられている。ここで、ｐ型電極１０３は、ｐ
コンタクトに近い側からＰｄ、Ａｕであり、ｎ型電極２
１１は、基板側からＨｆ、Ａｌであり、その上に金属多
層膜１０２（基板側からＭｏ、Ａｕ）が設けられてい
る。

【００３５】本実施形態では、上記に示す材料で半導体
ＬＤチップを作製したが、材料は上記のものに限られる
わけではなく、窒化物系化合物半導体（例えばクラッド
層２０８をｐ−ＡｌＧａＩｎＮ、活性層２０５をＧａＩ
ｎＡｓ、ＧａＩｎＮＰ等）を用いればよい。また、クラ
ッド層に多重量子井戸を用いてもよく、ｎ−コンタクト
層２０２とｎ−クラッド層２０３の間に、ＩｎＧａＮク
ラック防止層を挿入してもよい。このように、本実施形
態に用いた半導体ＬＤチップは、いわゆるリッジストラ
イプ型構造を有している。

【００３６】以下に、本実施形態の半導体レーザ装置の
製造方法を説明する。初めに、半導体素子の製造に用い
られるプロセスを適宜適用して、半導体ＬＤウェハ上に
ＬＤを形成する。次に、ｎ型ＧａＮ基板２０１の裏面側
から、研磨またはエッチングにより、ウェハの厚さを４
０〜２００μｍ程度までに薄く調整する。これは、後の
工程で、ウェハを分割し個々のＬＤチップにするのを容
易にするためである。特に、レーザ共振器端面を分割に
より形成する場合には、３５〜１５０μｍ程度と、薄め
に調整することが望ましい。本実施形態においては、研
削機を用いてウェハの厚さを１５０μｍに調整し、その
後、研磨機を用いて１００μｍ程度まで調整した。ウェ
ハの裏面は研磨機により磨かれているので平坦である。

【００３７】次に、ウェハ裏面にｎ型電極２１１を形成
した。ここで、ｎ型電極の層構造は、基板側からＨｆ
（３０ｎｍ）、Ａｌ（１５０ｎｍ）であり、その上に金
属多層膜を、基板側からＭｏ（８ｎｍ）、Ａｕ（１５０
ｎｍ）の順で形成した。Ｈｆ／Ａｌの層は、ｎ型ＧａＮ
基板とオーミックをとるための層であり、その上のＭｏ
はＡｕとＡｌのコンタミネーションを防止するブロック
層、Ａｕはマウントの際に、ハンダと混合し、強固にＬ
Ｄチップをダイボンディングするための層である。この
ような薄い金属膜を膜厚の制御性よく形成するには真空
蒸着法が適しており、本実施形態でもこの手法を用いた
が、イオンプレーティング法やスパッタ法等の他の手法
を用いてもよい。

【００３８】以下、レーザダイオードのウェハをＬＤウ
ェハ、これを分割してバー状としたものをＬＤバーとよ
ぶ。図３は、上記の工程で半導体レーザ構造が多数形成
された窒化物系化合物半導体ＬＤウェハと、この半導体
ＬＤウェハを分割したＬＤバーの模式図である。図３に
おいて、３０１は窒化物系化合物半導体ＬＤウェハ、１
０１はレーザ共振器端面、１０３はｐ型電極、１０４は
絶縁膜、３１１はバー状に分割するためのＬＤバー用分
割ライン（Ａ）である。

【００３９】次に、この状態のウェハをストライプ方向
と垂直な方向に劈開またはエッチングしてバー状にす
る。３０２は窒化物系化合物半導体ＬＤウェハを分割し
たＬＤバーである。３１２はチップに分割するためのＬ
Ｄチップ用分割ライン（Ｂ）である。本実施形態では、
共振器長３１３が５００μｍになるようにＬＤバー用分
割ライン（Ａ）を制御した。

【００４０】次いで、レーザ共振器端面に、光学薄膜の
コーティングを蒸着により施す。まず、窒化物系化合物
半導体ＬＤバーを固定する治具を用意する。図４は、溝
をつけたバー状のＳｉ基板（Ｓｉバー）の模式図であ
る。このＳｉバーを、フォトリソグラフィー技術を利用
し、溝深さ４０２を制御した溝４０３を、Ｓｉバー４０
１の先端部の両サイドに作る。平板を利用して、ＬＤバ
ーとこのＳｉバーの先端を揃えた場合、Ｓｉバーの溝部
分が開いているため、共振器端面だけでなく、ＬＤチッ
プの上下面にも、誘電体膜が蒸着される。本実施形態で
は、溝の深さが２０μｍ程度のＳｉバーを使用し、ＬＤ
バーとＳｉバーの先端を揃えた状態で固定具に固定す
る。

【００４１】図５は、治具に固定した窒化物系化合物半
導体ＬＤバーの横方向からの模式図であり、図６は、治
具に固定した窒化物系化合物半導体ＬＤバーの蒸着する
面方向からの模式図である。図５において、５０１は窒
化物系化合物半導体ＬＤバーであり、５０２はこのＬＤ
バーを挟む治具として使用したバー状のＳｉ基板であ
り、５０３、５０４は、それぞれＬＤバーとＳｉ基板を
固定する固定具およびネジであり、５０５はＬＤバーの
共振器端面と治具（バー状のＳｉ基板）の先端面との段
差を示す。バー状のＳｉ基板５０２はレーザ素子の共振
器端面以外の箇所への誘電体膜の被覆を防ぐ目的で使用
している。上記の操作で、各ＬＤバーの共振器端面の位
置に段差をつけて、誘電体膜を形成することができる。

【００４２】一方、図７は、先端部に溝等を作り込んで
いないバー状のＳｉ基板５０２を用いて、ＬＤバーの上
下面全体をカバーするように固定したＬＤバーの横方向
からの模式図である。図７のような方法で、マウント面
への誘電体膜の被覆を防ぐことも考えられるが、この場
合、ＬＤバーの共振器端面に蒸着された誘電体膜と、Ｓ
ｉバーの先端部に蒸着された誘電体膜が一体化している
ため、誘電体膜の蒸着後、ＬＤバーとＳｉバーを分離す
るときに、レーザ共振器端面を覆っている誘電体膜が剥
がれてしまうという事態が生じうる。よって、図５に示
したように段差をつける方法で蒸着するのが好ましい。

【００４３】次に、誘電体膜の蒸着に関して詳細に説明
する。ＥＢ蒸着法により、片方の共振器の端面にＳｉＯ
₂層およびＴｉＯ₂層を設けて、多層膜を形成する。各層
の厚さは、共振器の発振波長に対して１／４波長条件を
満たすように設計し、交互に３層ずつ、合計６層積層す
る。このとき、誘電体膜の付着強度を上げるために、ウ
ェハ温度を２００℃に保持した。その後、ＥＢ蒸着装置
から固定具ごと取り出し、ＬＤバーとＳｉバーを分離す
る。

【００４４】図８および図９はそれぞれ、図５の方法に
より、一部の誘電体膜がマウント面に回り込んでその縁
の部分が覆われた共振器端面となる面に誘電体膜が設け
られた窒化物系化合物半導体ＬＤバーのｐ型電極側から
の模式図、およびｎ型電極側からの模式図である。８０
２は誘電体膜で覆われた領域である。走査電子顕微鏡や
光学顕微鏡で測定したところ、Ｓｉバーの溝の深さが２
０μｍであるため、誘電体膜で覆われている領域の指標
である「長さβ」も、ほぼ２０μｍであった。共振器長
が５００μｍであり、電流注入領域の指標である「長さ
α」も５００μｍであることから、「比率γ」（＝「長
さβ）／「長さα」）は、０.０４（４％）となる。

【００４５】その後、チップ分割工程により、ＬＤバー
を個々の半導体ＬＤチップに分割した。図１０および図
１１はそれぞれ、共振器端面となる面に誘電体膜が設け
られた窒化物系化合物半導体ＬＤチップのｐ型電極側か
らの模式図、およびｎ型電極側からの模式図である。こ
の工程は、以下のように実施した。まず、誘電体膜を設
けたＬＤバーを裏面側を上にしてステージ上に置き、光
学顕微鏡を用いて観察しながら傷を入れて、位置をアラ
イメントし、裏面にダイヤモンドポイントでスクライブ
ラインを入れた。それから、ＬＤバーに適宜力を加え、
スクライブラインに沿って分割することで、図１０およ
び図１１に示す窒化物系化合物半導体ＬＤチップを作製
した。

【００４６】ここでは、スクライビング法によるチップ
分割工程について説明したが、基板裏面側から傷、溝等
を入れてチップを分割する方法であっても構わない。他
の手法として、ワイヤソーまたは薄版ブレードを用いて
傷入れまたは切断を行うダイシング法、エキシマレーザ
等のレーザ光の照射加熱とその後の急冷により照射部に
クラックを生じさせ、これをスクライブラインとするレ
ーザスクライビング法、高エネルギー密度のレーザ光を
照射し、この部分を蒸発させて溝入れ加工を行うレーザ
アブレーション法等を用いてもよい。

【００４７】次にダイボンディング法により、半導体Ｌ
Ｄチップをサブマウント上に搭載した。図１２、図１３
は、本実施形態の窒化物系化合物半導体レーザ装置の模
式図である。

【００４８】この工程は、以下のように実施した。ま
ず、Ｔｉ（０.１μｍ）／Ｐｔ（０.１μｍ）／Ａｕ
（０.１μｍ）（ＡｕオンＰｔオンＴｉ、以下同様）の
順で形成された金属多層膜１２０４、１２０６を表面に
有するＦｅのサブマウント１２０５上に、Ｉｎハンダ１
２０１を蒸着した。ハンダの盛り上がりによる半導体Ｌ
Ｄチップのｐ−ｎ間ショートを防ぐため、ハンダ１２０
１の厚さは０.５〜２０μｍ、特に０.５〜５μｍの範囲
とするのが好ましい。

【００４９】次に、サブマウント１２０５をハンダ１２
０１の融点よりも若干高い２００℃まで加熱し、ハンダ
１２０１が融けたところで、半導体ＬＤチップ１３０２
をｎ型電極２１１、金属多層膜１０２を下にして載せ、
さらにコレットで押さえて荷重を適宜加えながらＬＤチ
ップ１３０２とサブマウント１２０５とをハンダ１２０
１によく馴染ませた。その後、冷却し、ハンダ１２０１
を固化させた。

【００５０】次に、ステム１３０１の支持基体１２１０
上にシート状のＰｂＳｎハンダ１２０２を載せ、ステム
１３０１をハンダ１２０２の融点よりも若干高い１８０
℃まで加熱し、ハンダ１２０２が融けたところで、上述
のように固着したサブマウント１２０５と半導体ＬＤチ
ップ１３０２を、サブマウント１２０５を下にして載
せ、サブマウント１２０５とステムの支持基体１２１０
とをハンダ１２０２によく馴染ませ、ハンダ１２０２を
固化させた。その後、半導体成長層１２０３上のｐ型電
極１０３およびサブマウント１２０５の表面からワイヤ
１２０７、１２０８をステムのピン１２０９および支持
基体１２１０へ繋いだ。このようにして、図１３に示す
窒化物系化合物半導体レーザ装置が得られた。

【００５１】なお、支持基体１２１０はＣｕまたはＦｅ
を主体とする金属から成り、その表面にＰｄ膜／Ａｕ膜
が順にメッキ形成されたものである。また、サブマウン
トに誘電体を用いているので、サブマウントのうち半導
体ＬＤチップに面した側からだけでなく、側面や裏面か
らも、ステム、パッケージ、外部リード等へ直接接続が
可能となり、放熱効率のアップやシステム全体の簡略化
へつながる。

【００５２】本実施形態の方法で窒化物系化合物半導体
レーザ装置を２４０個製造した。これらの半導体レーザ
のの特性（２４０個の平均）に関しては、「比率γ」が
４％であり、熱抵抗（Ｒｔｈ）が３２.５（℃／Ｗ）、
素子寿命（光出力＝５０ｍｗ、６０℃、ＤＣ、オートパ
ワーコントロール（以下、ＡＰＣという））は２６２０
時間であった。ここで、熱抵抗は、投入電力に対するレ
ーザ素子の温度上昇を指す指標であり、この値が小さい
方が、同じ投入電力において温度上昇が小さくなるた
め、欠陥の増殖、ドーパントの拡散等が抑えられ、素子
寿命に良いとされる。

【００５３】比較のため、本実施形態と異なり、活性層
に近い方の電極（ここではｐ型電極）の直上部の面積の
うち、端面コーティング用誘電体膜で覆われる面積の割
合が２９％であるチップを作製し、このチップを用い
て、本実施形態と同様の方法で窒化物系化合物半導体の
レーザ装置を２３０個製造した。これらの比較例の素子
特性（２３０個の平均値）は、熱抵抗が６１.４（℃／
Ｗ）、素子寿命（光出力＝５０ｍＷ、６０℃、ＤＣ、Ａ
ＰＣ）は７８０時間であった。

【００５４】このように、比較例に対して、本実施形態
の半導体レーザ装置の方が、熱抵抗および素子寿命の特
性が良好であった。

【００５５】上記の差異の原因は、以下のように推測で
きる。誘電体膜は、ハンダ材との濡れ性が悪く、誘電体
膜でコーティングされた面をサブマウント面に対向する
ように、ハンダ材を用いてダイボンディングした場合、
半導体ＬＤチップとサブマウントの密着性が低く、また
結合性も強くない。とりわけ、窒化物系化合物半導体Ｌ
Ｄチップのように反りがある場合は、密着性の低下によ
り、サブマウントから半導体ＬＤチップが剥がれ易く、
しかも、誘電体膜部位の熱伝導性が低いため、放熱効果
が減少して（熱抵抗の悪化）、レーザ装置が高温になり
易く、これがドーパントの拡散、欠陥の増殖、端面の誘
電体の劣化等に繋がり、レーザ装置の寿命等に悪影響を
与える。本実施形態では、マウント面のうち電流注入領
域の直上または直下の部分への誘電体膜の付着を抑制し
ているため、マウント部材と半導体発光素子チップの放
熱性が向上して、熱抵抗が良好になり、素子寿命が向上
したと考えられる。

【００５６】次に、「比率γ」を０％以上かつ２０％以
下とすることで効果が現れる理由について説明する。図
１４は、「比率γ」と熱抵抗（Ｒｔｈ）の関係を示すグ
ラフである。図１４のグラフから判るように、「比率
γ」が０％から２０％までの範囲では、「比率γ」の増
大に伴って熱抵抗は上昇するが、その上昇の度合いは小
さい。一方、「比率γ」が２０％を超えると熱抵抗は急
激に上昇する。４０％を超えると、接合強度が急激に弱
まり、ワイヤ打ち等が困難になって正確な測定ができな
い状態になったため、４０％以上のプロットはしていな
い。

【００５７】また、図１５は、「比率γ」と素子寿命
（光出力＝５０ｍＷ、６０℃、ＡＰＣ）の関係を表すグ
ラフである。図１５のグラフから判るように、「比率
γ」が０％から２０％までの範囲では、素子寿命が長
い。

【００５８】上記の範囲で素子特性が向上する効果は、
誘電体膜として用いる材料がＳｉＯ ₂／ＴｉＯ₂以外の場
合でも、例えば、ＴｉＯ₂、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ
₂、Ｔａ₂Ｏ₅、ＴｉＯＮのいずれか、およびこれらの物
質の混合物でも、同様に観察された。

【００５９】本実施形態では、導電性基板に両面電極を
形成し、この導電性基板側をサブマウントにダイボンデ
ィングする方法（ｐ型電極アップ（α））について説明
したが、上記の誘電体膜形成方法は他の構造およびマウ
ント方法にも適用できる。以下、本発明の他の実施形態
について説明する。図１６、図１７および図１８はそれ
ぞれ、第２、第３および第４の実施形態の半導体レーザ
装置の主要部の模式図である。図１６に示す第２の実施
形態ではｐ型電極ダウン（α）、図１７に示す第３の実
施形態ではｐ型電極アップ（β）、図１８に示す第４の
実施形態ではｐ型電極ダウン（β）のマウント方法を採
用している。図１５、図１７および図１８において、１
６１０は活性層を示す。

【００６０】図１６のｐ型電極ダウン（α）構造は、導
電性基板（ここではｎ型ＧａＮ基板２０１）に両面電極
を形成し、半導体成長層１２０３側をサブマウント１２
０５にダイボンディングして作製する。第１の実施形態
と同様の方法で、図１６のｐ型電極ダウン（α）構造の
窒化物系化合物半導体レーザ装置を２２０個製造した。
これらの半導体レーザの特性（２２０個の平均値）に関
しては、「比率γ」が６％であり、熱抵抗が３４.１
（℃／Ｗ）、素子寿命（光出力＝５０ｍＷ、６０℃、Ａ
ＰＣ）は２５１０時間であった。「比率γ」と熱抵抗、
および寿命の関係を調べた結果、第１の実施形態と同様
に「比率γ」を０％以上かつ２０％以下とすることによ
り、第１の実施形態で得られたようなチップとサブマウ
ントの融着強度、熱抵抗、素子寿命等が向上する効果が
得られた。

【００６１】また、図１７に示すように、絶縁性基板１
７０１の半導体成長層１２０３側に両電極を形成し、絶
縁性基板１７０１をサブマウント１２０５にダイボンデ
ィングする構造（ｐ型電極アップ（β））においても、
第１の実施形態と同様に、「比率γ」を０％以上かつ２
０％以下とすることにより、第１の実施形態で得られた
ようなチップとサブマウントの融着強度、熱抵抗、素子
寿命が向上する効果が得られた。

【００６２】ここで、図１６に示すｐ型電極ダウン
（α）の構造の場合、半導体ＬＤチップとハンダとの融
着強度を上げるためにｐ型電極を覆うように金属多層膜
を形成するが、ハンダ層と接する領域全てにおいて、金
属多層膜を形成することが好ましい。

【００６３】図１８において、１６１０は活性層、１８
０１は絶縁性基板または導電性基板、１８０５は絶縁性
のサブマウント、１８１５は導電性のサブマウント、１
８１１は導電性のサブマウント１８１５と絶縁性のサブ
マウント１８０５を融着させているハンダ、１８２１は
ｎ型電極２１１と導電性のサブマウント１８１５を融着
させているハンダである。図１８に示すような、絶縁性
基板または導電性基板１８０１を用いて、片面に両電極
１０３，２１１を形成し、ｎ型電極２１１側は、両面に
金属多層膜が被覆されている導電性のサブマウント１８
１５を挟んで、ハンダ１８１１、１８２１で絶縁性のサ
ブマウント１８０５に融着し、また、、ｐ型電極１０３
側は、通常通り、ハンダ１２０１で絶縁性のサブマウン
ト１８０５に搭載する方法（ｐ型電極ダウン（β））に
おいても、第１の実施形態と同様に、「比率γ」を０％
以上かつ２０％以下とすることにより、第１の実施形態
で得られたような熱抵抗、素子寿命が向上する効果が得
られた。

【００６４】上記の全てのマウント方法において、半導
体層、基板、および活性層に近い方の電極の極性（ｐ型
とｎ型）を逆にする場合でも、それぞれの構造におい
て、基板、および成長層の極性、層厚、組成等を最適化
すれば、第１の実施形態で説明したものと同様の効果が
得られる。

【００６５】上記の各実施形態では、誘電体膜としてＴ
ｉＯ₂およびＳｉＯ₂を使用したが、ＡｌＮ、ＴｉＮ、Ｓ
ｉＮ、ＺｒＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯＮ、Ｍｇ
Ｆ₂あるいはその他の酸化物、フッ化物、または窒化物
を誘電体膜として用いることも可能である。その場合も
誘電体膜の熱伝導度は４０Ｗ／ｍＫ以下と低くなるが、
本発明を適用することで、第１の実施形態で説明したも
のと同様の効果が現れる。

【００６６】また、ここでは、片面の端面コーティング
だけを行ったが、両面の端面コーティングを行う場合
も、本発明を適用することで、熱特性、寿命向上の効果
が現れる。

【００６７】各実施形態では、サブマウントにＦｅを用
いたが、他のサブマウントでも同様の効果が得られる。
また、窒化物系化合物半導体より熱膨張率が大きい他の
材料、例えば、Ａｇ、Ｃｕ、ＣｕＷ、ＢｅＯ、Ａｌ
₂Ｏ₃、ＧａＡｓ等に置き換えると窒化物系化合物半導体
発光素子チップに圧縮歪を与えることができ、発光装置
の特性を向上させることができる。さらに、熱伝導率の
大きいものの方が、放熱性に優れるため好ましい。

【００６８】また、各実施形態では、半導体ＬＤチップ
とサブマウントの接着のためのハンダに、Ｉｎハンダを
用いたが、その他、融点の低いハンダ、例えば、Ｉｎ系
ハンダのＩｎＰｂ、ＩｎＳｎ、ＩｎＡｇ、ＩｎＡｇＰｂ
等、あるいは、Ｓｎ、ＳｎＰｂ、ＳｎＳｂ、ＳｎＡｇ、
ＳｎＡｇＰｂ、ＡｎＰｂＳｂ等のＳｎを含むハンダ、あ
るいは、ＰｂＳｂ、ＰｂＡｇ、ＰｂＺｎ等のＰｂを含む
ハンダ、さらには、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ等の粉末を混入し
たエポキシ樹脂やポリイミド等を用いても同様の効果を
得ることが可能である。ハンダの形成は蒸着法以外に塗
布法、スパッタ法、印刷法、メッキ法等を用いてもよ
く、シート状のハンダをサブマウント上に置いてもよ
い。

【００６９】各実施形態では、サブマウントと支持体の
接着のためのハンダにＰｂＳｎを用いたが、このハンダ
の種類はＩｎ系、Ｓｎ系、Ａｕ系、Ｐｂ系等のいずれで
もよい。ただし、既に半導体ＬＤチップとサブマウント
間に存在するハンダへの悪影響を避ける意味で、既存の
ハンダよりも融点が低いものが望ましい。このハンダの
形成にも、蒸着法、塗布法、スパッタ法、印刷法、メッ
キ法等を採用することができる。

【００７０】また、各実施形態では、ｐ型電極にＰｄ／
Ａｕを用いたが、Ｐｄ以外に、例えば、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａ
ｇ、Ｉｒ、Ｓｃ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｌａ、Ｗ、Ａｌ、
Ｔｌ、Ｙ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｔ
ｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｎｉとその化
合物を用いてもよく、Ａｕ以外に、例えば、Ｎｉ、Ａ
ｇ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｇ
ｅ、Ａｌとその化合物を用いてもよい。ｐ型電極の膜厚
も例示した数値に限られるものではない。

【００７１】各実施形態では、ｎ型電極にＨｆ／Ａｌを
用いたが、Ｈｆ以外に、例えば、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａ
ｇ、Ｉｒ、Ｓｃ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｌａ、Ｗ、Ａｌ、
Ｔｌ、Ｙ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｚ
ｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｐｄとその化合物を
用いてもよく、Ａｌ以外に、例えば、Ａｕ、Ｎｉ、Ａ
ｇ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｇｅ
とその化合物を用いてもよい。ｎ型電極の膜厚も例示し
た数値に限られるものではない。

【００７２】また、マウント面の金属多層膜の最上層を
Ａｕとしたが、これ以外にも、例えば、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｃ
ｕ、Ａｇ、Ｉｒ、Ｓｃ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｌａ、Ｗ、Ａｌ、
Ｔｌ、Ｙ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｔ
ｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｇａ、
Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ａｌのい
ずれか、およびこれらの金属の合金を最上層とすること
ができる。その場合も、「比率γ」を０％以上かつ２０
％以下とすることによって得られる効果に相違は生じな
い。

【００７３】半導体ＬＤチップの構造については、例示
したものに限られず、基板として他の窒化物系化合物半
導体材料を用いる等の変更が可能であり、また、半導体
成長層の材料系として、例えば、ＡｌＧａＩｎＮ系、Ｇ
ａＩｎＮＡｓ系、ＧａＩｎＮＰ系、ＩｎＧａＡｓＰ系、
ＩｎＧａＡｌＰ系、ＡｌＧａＮ系、ＣｄＺｎＳｅ系、Ｇ
ａＡｓ、Ｓｉ等の他のものを用いることも可能である。

【００７４】また、サブマウント積載面上に、さらに、
ワイヤボンディング用のパッド部を設けたり、ダイボン
ディング時の位置合わせのための印を設けたりしてもよ
い。いわゆるマルチビームレーザのように、３つ以上の
電極を有する半導体ＬＤチップを積載した半導体レーザ
装置にも、本発明を適用することができる。

【００７５】さらに、ハンダ層とサブマウント基体の間
には、公知の如く、種々の膜を介在させることが可能で
あり、例えば、サブマウントとハンダの間の密着性を向
上させるための膜、サブマウントとハンダ間の反応を防
止するための膜、さらには、これらの膜の間の密着性を
高めたり、酸化を防止するための膜を適宜積層形成して
もよい。例示した金属パターンＡｕ／Ｐｔ／Ｔｉに代え
て、Ｐｔ／Ｃｒ、Ａｕ／Ｍｏ、Ａｕ／Ｐｔ／Ｃｒ、Ａｕ
／Ｍｏ／Ｔｉ等を用いることも可能である。ハンダ、ボ
ンディングパッド、サブマウント相互の間にも、同様の
目的で、種々の膜を介在させることができる。

【００７６】

【発明の効果】窒化物系化合物半導体より成り、共振器
端面が誘電体膜で覆われたレーザダイオードチップと、
レーザダイオードチップを支持するマウント部材と、レ
ーザダイオードチップとマウント部材の間に位置して両
者を固着するハンダ層とを備える窒化物系化合物半導体
のレーザ装置において、本発明のように、ハンダ層に接
するチップ面のうち活性層への電流注入領域の直上また
は直下の部分と、この部分のうち共振器端面から延在す
る誘電体膜で覆われる部分との、レーザ共振器長方向の
長さの比率を、０％以上かつ２０％以下とすると、レー
ザダイオードチップで発生した熱が効率よくマウント部
材に伝わることになり、熱抵抗が良好で、長寿命のレー
ザ装置となる。

【００７７】共振器端面を覆う誘電体膜をＴｉＯ₂、Ｓ
ｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、Ｔａ₂Ｏ ₅、ＴｉＯＮおよび
ＭｇＦ₂のうちの１種以上の材料で作製すると、各材料
の特性が生かされて共振器端面に良好なコーティングを
施すことができる。各材料の熱伝導率が低いことは、構
造上の特徴により、問題とならない。

【００７８】窒化物系化合物半導体より成り、共振器端
面が誘電体膜で覆われたレーザダイオードチップを備え
る窒化物系化合物半導体のレーザ装置の製造方法におい
て、本発明のように、分割後に個々のレーザダイオード
チップとなるバー状のチップ原体を作製し、チップ原体
をバー状の治具で挟んで、個々のレーザダイオードチッ
プの共振器端面となる面を含むチップ原体の端部が治具
の端部のうちチップ原体に接する部位よりも突出する状
態として、共振器端面となるチップ原体の面に誘電体膜
を設けるようにすると、共振器端面となる面の全体に誘
電体膜を設けながら、誘電体膜のマウント面への延在を
制限することができて、熱抵抗が良好で長寿命のレーザ
装置を提供することが可能になる。

【００７９】特に、厚さ方向の中央部がその両側部より
も突出した端部を有する治具を用いるとともに、複数の
チップ原体と複数の治具を交互に配置し、かつ、共振器
端面となるチップ原体の面と治具の端部の中央部の面の
高さを揃えて、共振器端面となるチップ原体の面に誘電
体膜を設けるようにすると、一度に多くのチップ原体に
誘電体膜を設けることができて効率がよい上、マウント
面のうち誘電体膜で覆われる部分の長さを一定にするこ
とができて、特性にバラツキのないレーザ装置を提供す
ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態で用いる窒化物系化
合物半導体ＬＤチップの、（ａ）裏面（ＧａＮ基板側）
から、および（ｂ）表面（成長層側）からの模式図であ
る。

【図２】窒化物系化合物半導体ＬＤチップの断面の模
式図である。

【図３】窒化物系化合物半導体ＬＤチップの製造途中
の窒化物系化合物半導体ＬＤウェハおよびＬＤバーの模
式図である。

【図４】窒化物系化合物半導体ＬＤチップの製造に用
いるバー状のＳｉ基板の模式図である。

【図５】治具に固定した窒化物系化合物半導体ＬＤバ
ーの横方向からの模式図である。

【図６】治具に固定した窒化物系化合物半導体ＬＤバ
ーの蒸着する面方向からの模式図である。

【図７】別の態様で治具に固定した窒化物系化合物半
導体ＬＤバーの横方向からの模式図である。

【図８】共振器端面となる面に誘電体膜が設けられた
窒化物系化合物半導体ＬＤバーのｐ型電極側からの模式
図である。

【図９】共振器端面となる面に誘電体膜が設けられた
窒化物系化合物半導体ＬＤバーのｎ型電極側からの模式
図である。

【図１０】共振器端面に誘電体膜が設けられた窒化物
系化合物半導体ＬＤチップのｐ型電極側からの模式図で
ある。

【図１１】共振器端面に誘電体膜が設けられた窒化物
系化合物半導体ＬＤチップのｎ型電極側からの模式図で
ある。

【図１２】本発明の第１の実施形態の窒化物系化合物
半導体レーザ装置の模式図である。

【図１３】本発明の第１の実施形態の窒化物系化合物
半導体レーザ装置の模式図である。

【図１４】窒化物系化合物半導体ＬＤチップの「比率
γ」と熱抵抗Ｒｔｈの関係を示す図である。

【図１５】窒化物系化合物半導体ＬＤチップの「比率
γ」と素子寿命の関係を示す図である。

【図１６】本発明の第２の実施形態の窒化物系化合物
半導体レーザ装置の主要部の模式図である。

【図１７】本発明の第３の実施形態の窒化物系化合物
半導体レーザ装置の主要部の模式図である。

【図１８】本発明の第４の実施形態の窒化物系化合物
半導体レーザ装置の主要部の模式図である。

【図１９】従来の技術の半導体レーザ装置の模式図で
ある。

【図２０】従来の技術の半導体レーザ装置の模式図で
ある。

【図２１】従来の技術の半導体レーザ装置の模式図で
ある。

【図２２】発明が解決しようとする課題の共振器端面
に誘電体膜が設けられた従来の半導体ＬＤチップのマウ
ント面側からの模式図である。

【図２３】電極ストライプ構造を有する本発明の窒化
物系化合物半導体ＬＤチップの模式図である。

【図２４】リッジストライプ構造を有する本発明の窒
化物系化合物半導体ＬＤチップの模式図である。

【図２５】リッジストライプ構造を有する本発明の窒
化物系化合物半導体ＬＤチップの模式図である。

【図２６】本発明における「長さα」および「長さ
β」を示す図である。

【図２７】本発明における「長さα」および「長さ
β」を示す図である。

【符号の説明】

１０１レーザ共振器の端面１０２金属多層膜１０３ｐ型電極１０４絶縁膜１０５活性層への電流注入領域の直上または直下の部
分１０６活性層への電流注入領域の直上または直下の部
分を示すライン２０１ｎ型ＧａＮ基板２０２ｎ−ＧａＮコンタクト層２０３ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層２０４ｎ−ＧａＮガイド層２０５ＧａＩｎＮ多重量子井戸活性層２０６ｐ−ＡｌＧａＮ蒸発防止層２０７ｐ−ＧａＮガイド層２０８ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２０９ｐ−ＧａＮコンタクト層２１１ｎ型電極３０１窒化物系化合物半導体ＬＤウェハ３０２窒化物系化合物半導体ＬＤバー３１１窒化物系化合物半導体ＬＤバー用分割ライン
（Ａ）３１２窒化物系化合物半導体ＬＤチップ用分割ライン
（Ｂ）３１３共振器長４０１Ｓｉバー４０２溝深さ４０３溝５０１窒化物系化合物半導体ＬＤバー５０２バー状のＳｉ基板（治具）５０３固定具５０４ネジ５０５ＬＤバーの共振器端面と治具の先端面との段差８０２誘電体膜で被覆された領域１２０１ハンダ１２０２ハンダ１２０３半導体成長層１２０４金属多層膜１２０５サブマウント１２０６金属多層膜１２０７ワイヤ１２０８ワイヤ１２０９ステムのピン１２１０ステムの支持基体１３０１ステム１３０２半導体ＬＤチップ１６１０活性層１７０１絶縁性基板１８０１絶縁性基板または導電性基板１８０５絶縁性サブマウント１８１１ハンダ１８１５導電性サブマウント１８２１ハンダ１９０２半導体成長層１９０４金属多層膜１９０５ハンダ１９０６金属多層膜２００１導電性基板２２０１マウント面２２０２誘電体膜２２０３誘電体膜の境界２３０１ｎ型基板２３０３活性層への電流注入領域の直上または直下の
部分を示すライン２６０１長さα ２６０２長さβ ２６１０共振器長方向２７０１境界の交差点２７０２境界の交差した点間の中点２７０３境界の交差した点間の中点を通り、ＬＤチッ
プの端面の辺と平行なライン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5F073 AA11 AA74 AA83 CA07 CB02 CB20 CB23 DA33 DA34 EA24 EA28 FA14 FA15 FA18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】窒化物系化合物半導体より成り、共振器
端面が誘電体膜で覆われたレーザダイオードチップと、
レーザダイオードチップを支持するマウント部材と、レ
ーザダイオードチップとマウント部材の間に位置して両
者を固着するハンダ層とを備える窒化物系化合物半導体
のレーザ装置において、ハンダ層に接するチップ面のうち活性層への電流注入領
域の直上または直下の部分と、この部分のうち共振器端
面から延在する誘電体膜で覆われる部分との、レーザ共
振器長方向の長さの比率が、０％以上かつ２０％以下で
あることを特徴とする窒化物系化合物半導体のレーザ装
置。
【請求項２】共振器端面を覆う誘電体膜がＴｉＯ₂、
ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、ＴｉＯＮおよ
びＭｇＦ₂のうちの１種以上の材料より成ることを特徴
とする請求項１に記載の窒化物系化合物半導体のレーザ
装置。
【請求項３】窒化物系化合物半導体より成り、共振器
端面が誘電体膜で覆われたレーザダイオードチップを備
える窒化物系化合物半導体のレーザ装置の製造方法にお
いて、分割後に個々のレーザダイオードチップとなるバー状の
チップ原体を作製し、チップ原体をバー状の治具で挟んで、個々のレーザダイ
オードチップの共振器端面となる面を含むチップ原体の
端部が治具の端部のうちチップ原体に接する部位よりも
突出する状態として、共振器端面となるチップ原体の面
に誘電体膜を設けることを特徴とする窒化物系化合物半
導体のレーザ装置の製造方法。
【請求項４】厚さ方向の中央部がその両側部よりも突
出した端部を有する治具を用いるとともに、複数のチップ原体と複数の治具を交互に配置し、かつ、
共振器端面となるチップ原体の面と治具の端部の中央部
の面の高さを揃えて、共振器端面となるチップ原体の面
に誘電体膜を設けることを特徴とする請求項３に記載の
窒化物系化合物半導体のレーザ装置の製造方法。